83
1, 2, 3, 4. Definicija i predmet izučavanja hidrologije / opis najznačajnije povijesti / podjela na grupe / glavni zadaci hidrologije! Hidrologija je znanost koja proučava vremensku i prostornu pojavu vode na Zemlji i zakone njenog stalnog kruţenja. Predmet izučavanja je proces gibanja vode u prirodi 1. atmosfera – zemlja 2. zemlja – podzemlje 3. podzemlje – zemlja 4. zemlja – atmosfera Početak hidrologije je oko 1000 g.pr.Kr. Početak mjerenja u hidrologiji je u renesansi (Leonardo da Vinci) 1586. – mjerenje oboorina i protoke 1922. – hidrologija nije više područje geotehnike, konferencija međunarodne Unije za geotehniku i geodeziju, osnovano je međunarodno udruţenje za hidrologiju (IASH). Podjela: Oceanologija – proučava vode oceana i mora Hidrologija kopna – proučava vode na i ispod zemljine površine Hidrometeorologija – gibanje vode u atmosferi Potamologija – proučava površinske tokove Limnologija – proučava slatke vode stajačice Kriologija – proučava vode u obliku snijega i leda Hidrogeologija – proučava kretanje podzemnih voda Glavni zadaci hidrologije se mogu sagledati kroz 2 područja hidrološke djelatnosti: 1. a) prikupljanje 1. b) obrada hidroloških podloga (opaţanja, mjerenja) 2. a) sustavno analiziranje hidroloških podloga koristeći suvremene teorijske spoznaje 2. b) oblikovanje rezultata od provedenih istraţivanja na način primjeren potrebama inţenjerske prakse. Hidrologija daje podloge za rješavanje hidrotehničkih problema, sa stajališta hidrotehnike naročit naglasak u primjeni hidrologije je utvrđivanje vodnih količina.

Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

1 2 3 4 Definicija i predmet izučavanja hidrologije opis

najznačajnije povijesti podjela na grupe glavni zadaci hidrologije

Hidrologija je znanost koja proučava vremensku i prostornu pojavu vode na

Zemlji i zakone njenog stalnog kruţenja

Predmet izučavanja je proces gibanja vode u prirodi

1 atmosfera ndash zemlja

2 zemlja ndash podzemlje

3 podzemlje ndash zemlja

4 zemlja ndash atmosfera

Početak hidrologije je oko 1000 gprKr

Početak mjerenja u hidrologiji je u renesansi (Leonardo da Vinci)

1586 ndash mjerenje oboorina i protoke

1922 ndash hidrologija nije više područje geotehnike konferencija međunarodne

Unije za geotehniku i geodeziju osnovano je međunarodno udruţenje za

hidrologiju (IASH)

Podjela

Oceanologija ndash proučava vode oceana i mora

Hidrologija kopna ndash proučava vode na i ispod zemljine površine

Hidrometeorologija ndash gibanje vode u atmosferi

Potamologija ndash proučava površinske tokove

Limnologija ndash proučava slatke vode stajačice

Kriologija ndash proučava vode u obliku snijega i leda

Hidrogeologija ndash proučava kretanje podzemnih voda

Glavni zadaci hidrologije se mogu sagledati kroz 2 područja hidrološke

djelatnosti

1 a) prikupljanje

1 b) obrada hidroloških podloga (opaţanja mjerenja)

2 a) sustavno analiziranje hidroloških podloga koristeći suvremene teorijske

spoznaje

2 b) oblikovanje rezultata od provedenih istraţivanja na način primjeren

potrebama inţenjerske prakse

Hidrologija daje podloge za rješavanje hidrotehničkih problema sa stajališta

hidrotehnike naročit naglasak u primjeni hidrologije je utvrđivanje vodnih

količina

5 Što je hidrometrija i čemu sluţi

Hidrometrija je grana hidrologije koja se bavi mjerenjem hidroloških pojava i

osnovnom obradom podataka dobivenih tim mjerenjem

- sluţi za izradu matematičkih modela za programiranje vodnih količina

- posebno su značajna mjerenja i opaţanja na več izvedenim objektima i

vodoprivrevnim sustavima jer se stječu iskustva za projektiranje novih

objekata i sustava

6 7 Objasnite osnovne i izvedene fizikalne veličine

Vrijednosti osnovnih fizikalnih veličina dobiju se neposrednim fizikalnim

mjerenjima posebnim fizikalnim postupcima

Vrijednosti izvedenih fizikalnih veličina dobiju se definicijskim jednadţbama

koje povezuju osnovne fizikalne veličine

- osnovne fizikalne veličine i mjerne jedinice su

Duljina l metar m

Masa m kilogram kg

Vrijeme t sekunda s

Električna struja I amper A

Temperatura T kelvin K

Količina tvari n mol mol

Intenzitet Iv candela cal

- izvedene veličine

Površina A=x2 m2 1 m2 je ploha kvadrata kojemu je duljina

stranice x=1 m

Volumen V=x3 m3 1 m3 je volumen kocke brida x=1 m

Frekvencija f Hz=s-1 1 Hz je frekvencija jedinične pojave

kojoj period traje 1 s

Brzina v ms 1 ms jednak je brzini tijela koe

jednolikim gibanjem prijeđe 1 m za 1 s

Ubrzanje a ms2 1 ms2 jednak je ubrzanju tijela kojem se

brzina za 1 s jednoliko mijenja za 1 ms

Gustoća ρ=mV kgm3 gustoća homogenog tijela kojem je masa

1 kg a volumen 1 m3

Sila F=m a N 1 N je sila koja tijelo mase 1 kg ubrzava

za 1 ms2

Teţina G=m g N djelovanje gravitacije na masu tijela

dobivamo teţinu tog tijela

Specifična teţina γ=ρ g Nm3 teţina tijela volumena 1 m3

Tlak p=FA Pa tlak što ga proizvodi sila od 1 N na

površini od 1 m2

Energija rad E=F s J je jednaka radu što ga sila od 1 N

svladava na putu od 1 m

Snaga P=E t W Snaga kojom se obavi rad od 1 J u 1 s

odnosno obavljeni rad u jedinici vremena

8 Objasnite hidrološki ciklus glavne procese u njemu i zalihe vode

Hidrološki ciklus je proces obnavljanja i kruţenje vode na zemlji Zemlja je

zatvoreni hidrološki sustav (atmosfera litosfera)

- osnovni procesi kruţenja vode u zemjinom hidrološkom sustavu

- oborine (P)

- isparavanje (E)

- otjecanje (O)

Pri tome vrijedi relacija P=E+O

Vodne zalihe slana voda 1320 106 km3 (97)

slatka voda 40 106 km3 (03)

9 10 Što je vodna bilanca i kako je koristimo u hidrologiji

napiši opću jednadţbu te opišite njene djelove

Vodna bilanca je rezultat analize hidroloških procesa kao dijelova hidroloških

ciklusa na određenom prostoru u određenom vremenu

Osnovni hidrološki procesi u vodnoj bilanci

- oborine ndash U(t) ndash ulazna veličina

- isparavanje i otjecanje ndash I(t) ndash izlazna veličina

- pri tome vrijedi jednakost U-I=plusmnΔW

ΔW ndash promjena vodnih količina na prostoru

odnosno ako je ΔW -gt0 =gt P=O1+O2+E

O1 ndash brzo površinsko otjecanje

O2 ndash sporo površinsko otjecanje

- jednadţba vodne bilance

H+Qdd+Qbd-E-Qdo-Qbo=plusmnΔV

H ndash ukupne oborine

Qdd ndash ukupni direktni (brzi površinski) dotok s drugih područja

Qbd ndash ukupni bazni (spori podzemni) dotok s drugih područja

E ndash ukupno isparavanje

Qdo ndash ukupno direktno (površinsko i brzo podpovršinsko) otjecanje

Qbo ndash ukupno bazno (podzemno i sporo podpovršinsko) otjecanje

ΔV ndash ukupna promjena volumena vode

11 Definirajte atmosferu i prikaţite njezinu podjelu i osobine

Atmosfera je plinoviti zračni omotač oko zemlje debljine cca 100 km sadrţi

vodu u sva tri agregatna stanja

Gustoća atmosfere postepeno opada s visinom do visine od 20km nalazi se 90

mase atmosfere a 23 ispod 10km gustoća atmosfere opada i s porastom

temperature

U troposferi se praktički nalazi sva atmosferska vlaga formiraju se oblaci i

oborine

12 Definirajte vrijeme i klimu nekog prostora

Vrijeme je trenutno zbivanje u atmosferi odnosno trenutno stvarno

fizičko stanje meteoroloških pojava i elemenata koje se događa na određenom

prostoru u određenom vremenu

Klima je prosječno stanje atmosfere nad nekim područjem Zemljine

površine u određenom razdoblju Klima ovisi o zemljopisnim i klimatskim

elementima Klimatski se elementi sastoje od gibanja zraka (vjetar temp zraka

atmosferska vlaga) i oborina (kiša snijeg led itd)

13 14 15 16 Napišite i definirajte ukupnu energetsku bilancu

zemljine površine instrumenti za mjerenje energije pojedinih komponenti

energetske bilance odnosi u pojedinih komponentienergetske bilance

latentna toplina u ukupnoj energetskoj bilanci

Sunčevo zračenje

1) kratkovalno zračenje (03 ndash 3 μ) QKV

direktno sunčevo zračenje (S)

difuzno nebesko zračenje (D)

reflektivno zračenje (R)

QKV=(S+D)-R

2) dugovalno zračenje (3 ndash 50 μ) QDV

zračenje atmosfere prema zemlji (A)

izračivanje zemlje (E)

reflektirano zračenje (r)

QDV=A-E-rA

Ukupna toplotna bilanca Qu=QKV+QDV

- za atmosferu -19

- za zemlju +19

Toplotna bilanca je analiza sunčevog zračenja i zemljinog izračivanja

Zračenje sunca (insolacija) - najveći dio emitirane energijeje u obliku

kratkovalnog zračenja i svijetla (samo jedan dio dospijeva do zemljine povvršine

a preostala energija se reflektira rasipa ili ju upije atmosfera)

Zračenje površine zemlje (terestička radijacija) ndash zbog niske srednje

temperature (14degC) njeno zračenje je dugovalno i tamno

Instrumenti

Heliograf ndash obavlja mjerenje trajanja zraćenja kratkovalne keb

Piranometar pirheliometar pirradiometar bilancometar aktinograf

- mjerenje pojedinih komponenti zraćenja i izraćivanja kratkovalnih i

dugovalnih keb

- odnosi u pojedinih komponenti energetske bilance zemlje

Latentna toplina je toplina koju voda iskoristi da promjeni svoje agregatno

stanje (unutrašnja energija vode)

17 18 19 Definicija tlaka zraka i pojam barične stope normalni

tlak zraka instrumenti

Tlak zraka (atmosferski tlak) je tlak stupca zraka (atmosfere) na horizontalnu

površinu 1 m2

Jedinica za mjerenje tlaka zraka je pascal Pa=Nm2 ili bar

Barična stopa je visina za koju se moramo podići ili spustiti a da bi se veličina

atmosferskog pritiska promjenila za jedinicu odnosno 1 Pa

Normalni tlak zraka

U inţenjerskim se proračunima najčešće uzima vrijednost atmosferskog

tlaka Pa=1 bar ndash ovaj tlak zraka naziva se normalni atmosferski tlak

(odgovara tlaku vodnog stupca visine h=10m)

Teţina stupca zraka na morskoj razini pri normalnoj temperaturi i

vlaţnosti a iznosi 1013 Hpa

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima

a) ţivin barometar ndash određivanje visine stupca ţive drţi drţi ravnoteţu

stupcu zraka (staklena cijev s apsolutnim vakuumom)

b) aneroid ndash (glavni dio senzor) hermetički zatvorena kutija od valovitog lima

ndash djelomičan ili potpun vakuum promjenom tlaka pomiću se stjenke kutije ndash

prenose na podlogu tj pokazivač

- mjerenje kontinuiranim biljeţenjem

Barograf ndash izrađen na principu aneroida zapisom biljeţi na papirnatu traku

ili elektronski

Jedinice Pascal ndash Pa ndash hPa=102 Pa

Bar ndash b ndash mb=10-3 b

1 mb=1 hPa

20 Objasnite pojam ciklone i anticilone

Ciklona je prostor na kojem vlada niski tlak zraka gibanje je obrnuto od smjera

kazaljke sata s teţištem prema centru ciklone smanjuje se gustoća

Anticiklona je područje obuhvaćeno visokim tlakom zraka gustoća i tlak se

povećavaju a gibanje je od centra prema van u smjeru kazaljke sata

21 22 Definicija temperature zraka i jedinice za izračunavanje

instrumenti

Temperatura zraka je toplotno stanje zraka izraţeno u stupnjevima pod bitnim

je utjecajem sunčeve radijacije ali preteţni dio topline u atmosferi pristiţe sa

zemljine površine

Jedinice 1) degC ndash celsius ndash nula je ledište vode kod tlaka zraka 1013 hPa a vrelište

na 100 degC

2) degK ndash kelvin ndash apsolutna nula je -27316 degC

3) degF ndash farenheit ndash 32 degC je ledište vode a 212 degC vrelište

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjem

a) obićni ţivin termometar (mokri i suhi)

b) maksimalni ţivin termometar

c) minimalni alkoholni termometar

d) Assmanov psihrometar

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem

a) termograf

Instrumenti su smješteni u meterološkim zaklonima na 2 m iznad zemlje radi

eliminacije nepovoljnih utjecaja insolacije vjetrova i oborina a omogućuju stalnu

cirkulaciju zraka izvana

23 Definicija i vrsta zračnih frontova sa osobinama

Zračna fronta je linija sukobljavanja različitih osobina zraka

Vrste frontova

1) stacionarni zf ndash s jedne strane su hladne zračne mase a s druge strane

tople zračne mase i teku bez poremčaja

2) topli zf ndash sukobljavanje stacionarnih frontova tj tople zračne mase

nailaze na hladne zračne mase i počinju na njih naljegati (topli se zrak

izdiţe na hladni)

3) hladni zf ndash sukobljvanje stacionarnih frontova tj hladne zračne mase

su brţe od toplih u prodoru prema toplim dolazi do odbijanja hladnih

zračnih masa i potiskuju se tople zračne mase

4) zf okluzije ndash dolazi do sukobljavanja toplih i hladnih zračnih frontova

a) topla zračna fronta i b) hladna zračna fronta

Zračni front okulzije

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 2: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

5 Što je hidrometrija i čemu sluţi

Hidrometrija je grana hidrologije koja se bavi mjerenjem hidroloških pojava i

osnovnom obradom podataka dobivenih tim mjerenjem

- sluţi za izradu matematičkih modela za programiranje vodnih količina

- posebno su značajna mjerenja i opaţanja na več izvedenim objektima i

vodoprivrevnim sustavima jer se stječu iskustva za projektiranje novih

objekata i sustava

6 7 Objasnite osnovne i izvedene fizikalne veličine

Vrijednosti osnovnih fizikalnih veličina dobiju se neposrednim fizikalnim

mjerenjima posebnim fizikalnim postupcima

Vrijednosti izvedenih fizikalnih veličina dobiju se definicijskim jednadţbama

koje povezuju osnovne fizikalne veličine

- osnovne fizikalne veličine i mjerne jedinice su

Duljina l metar m

Masa m kilogram kg

Vrijeme t sekunda s

Električna struja I amper A

Temperatura T kelvin K

Količina tvari n mol mol

Intenzitet Iv candela cal

- izvedene veličine

Površina A=x2 m2 1 m2 je ploha kvadrata kojemu je duljina

stranice x=1 m

Volumen V=x3 m3 1 m3 je volumen kocke brida x=1 m

Frekvencija f Hz=s-1 1 Hz je frekvencija jedinične pojave

kojoj period traje 1 s

Brzina v ms 1 ms jednak je brzini tijela koe

jednolikim gibanjem prijeđe 1 m za 1 s

Ubrzanje a ms2 1 ms2 jednak je ubrzanju tijela kojem se

brzina za 1 s jednoliko mijenja za 1 ms

Gustoća ρ=mV kgm3 gustoća homogenog tijela kojem je masa

1 kg a volumen 1 m3

Sila F=m a N 1 N je sila koja tijelo mase 1 kg ubrzava

za 1 ms2

Teţina G=m g N djelovanje gravitacije na masu tijela

dobivamo teţinu tog tijela

Specifična teţina γ=ρ g Nm3 teţina tijela volumena 1 m3

Tlak p=FA Pa tlak što ga proizvodi sila od 1 N na

površini od 1 m2

Energija rad E=F s J je jednaka radu što ga sila od 1 N

svladava na putu od 1 m

Snaga P=E t W Snaga kojom se obavi rad od 1 J u 1 s

odnosno obavljeni rad u jedinici vremena

8 Objasnite hidrološki ciklus glavne procese u njemu i zalihe vode

Hidrološki ciklus je proces obnavljanja i kruţenje vode na zemlji Zemlja je

zatvoreni hidrološki sustav (atmosfera litosfera)

- osnovni procesi kruţenja vode u zemjinom hidrološkom sustavu

- oborine (P)

- isparavanje (E)

- otjecanje (O)

Pri tome vrijedi relacija P=E+O

Vodne zalihe slana voda 1320 106 km3 (97)

slatka voda 40 106 km3 (03)

9 10 Što je vodna bilanca i kako je koristimo u hidrologiji

napiši opću jednadţbu te opišite njene djelove

Vodna bilanca je rezultat analize hidroloških procesa kao dijelova hidroloških

ciklusa na određenom prostoru u određenom vremenu

Osnovni hidrološki procesi u vodnoj bilanci

- oborine ndash U(t) ndash ulazna veličina

- isparavanje i otjecanje ndash I(t) ndash izlazna veličina

- pri tome vrijedi jednakost U-I=plusmnΔW

ΔW ndash promjena vodnih količina na prostoru

odnosno ako je ΔW -gt0 =gt P=O1+O2+E

O1 ndash brzo površinsko otjecanje

O2 ndash sporo površinsko otjecanje

- jednadţba vodne bilance

H+Qdd+Qbd-E-Qdo-Qbo=plusmnΔV

H ndash ukupne oborine

Qdd ndash ukupni direktni (brzi površinski) dotok s drugih područja

Qbd ndash ukupni bazni (spori podzemni) dotok s drugih područja

E ndash ukupno isparavanje

Qdo ndash ukupno direktno (površinsko i brzo podpovršinsko) otjecanje

Qbo ndash ukupno bazno (podzemno i sporo podpovršinsko) otjecanje

ΔV ndash ukupna promjena volumena vode

11 Definirajte atmosferu i prikaţite njezinu podjelu i osobine

Atmosfera je plinoviti zračni omotač oko zemlje debljine cca 100 km sadrţi

vodu u sva tri agregatna stanja

Gustoća atmosfere postepeno opada s visinom do visine od 20km nalazi se 90

mase atmosfere a 23 ispod 10km gustoća atmosfere opada i s porastom

temperature

U troposferi se praktički nalazi sva atmosferska vlaga formiraju se oblaci i

oborine

12 Definirajte vrijeme i klimu nekog prostora

Vrijeme je trenutno zbivanje u atmosferi odnosno trenutno stvarno

fizičko stanje meteoroloških pojava i elemenata koje se događa na određenom

prostoru u određenom vremenu

Klima je prosječno stanje atmosfere nad nekim područjem Zemljine

površine u određenom razdoblju Klima ovisi o zemljopisnim i klimatskim

elementima Klimatski se elementi sastoje od gibanja zraka (vjetar temp zraka

atmosferska vlaga) i oborina (kiša snijeg led itd)

13 14 15 16 Napišite i definirajte ukupnu energetsku bilancu

zemljine površine instrumenti za mjerenje energije pojedinih komponenti

energetske bilance odnosi u pojedinih komponentienergetske bilance

latentna toplina u ukupnoj energetskoj bilanci

Sunčevo zračenje

1) kratkovalno zračenje (03 ndash 3 μ) QKV

direktno sunčevo zračenje (S)

difuzno nebesko zračenje (D)

reflektivno zračenje (R)

QKV=(S+D)-R

2) dugovalno zračenje (3 ndash 50 μ) QDV

zračenje atmosfere prema zemlji (A)

izračivanje zemlje (E)

reflektirano zračenje (r)

QDV=A-E-rA

Ukupna toplotna bilanca Qu=QKV+QDV

- za atmosferu -19

- za zemlju +19

Toplotna bilanca je analiza sunčevog zračenja i zemljinog izračivanja

Zračenje sunca (insolacija) - najveći dio emitirane energijeje u obliku

kratkovalnog zračenja i svijetla (samo jedan dio dospijeva do zemljine povvršine

a preostala energija se reflektira rasipa ili ju upije atmosfera)

Zračenje površine zemlje (terestička radijacija) ndash zbog niske srednje

temperature (14degC) njeno zračenje je dugovalno i tamno

Instrumenti

Heliograf ndash obavlja mjerenje trajanja zraćenja kratkovalne keb

Piranometar pirheliometar pirradiometar bilancometar aktinograf

- mjerenje pojedinih komponenti zraćenja i izraćivanja kratkovalnih i

dugovalnih keb

- odnosi u pojedinih komponenti energetske bilance zemlje

Latentna toplina je toplina koju voda iskoristi da promjeni svoje agregatno

stanje (unutrašnja energija vode)

17 18 19 Definicija tlaka zraka i pojam barične stope normalni

tlak zraka instrumenti

Tlak zraka (atmosferski tlak) je tlak stupca zraka (atmosfere) na horizontalnu

površinu 1 m2

Jedinica za mjerenje tlaka zraka je pascal Pa=Nm2 ili bar

Barična stopa je visina za koju se moramo podići ili spustiti a da bi se veličina

atmosferskog pritiska promjenila za jedinicu odnosno 1 Pa

Normalni tlak zraka

U inţenjerskim se proračunima najčešće uzima vrijednost atmosferskog

tlaka Pa=1 bar ndash ovaj tlak zraka naziva se normalni atmosferski tlak

(odgovara tlaku vodnog stupca visine h=10m)

Teţina stupca zraka na morskoj razini pri normalnoj temperaturi i

vlaţnosti a iznosi 1013 Hpa

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima

a) ţivin barometar ndash određivanje visine stupca ţive drţi drţi ravnoteţu

stupcu zraka (staklena cijev s apsolutnim vakuumom)

b) aneroid ndash (glavni dio senzor) hermetički zatvorena kutija od valovitog lima

ndash djelomičan ili potpun vakuum promjenom tlaka pomiću se stjenke kutije ndash

prenose na podlogu tj pokazivač

- mjerenje kontinuiranim biljeţenjem

Barograf ndash izrađen na principu aneroida zapisom biljeţi na papirnatu traku

ili elektronski

Jedinice Pascal ndash Pa ndash hPa=102 Pa

Bar ndash b ndash mb=10-3 b

1 mb=1 hPa

20 Objasnite pojam ciklone i anticilone

Ciklona je prostor na kojem vlada niski tlak zraka gibanje je obrnuto od smjera

kazaljke sata s teţištem prema centru ciklone smanjuje se gustoća

Anticiklona je područje obuhvaćeno visokim tlakom zraka gustoća i tlak se

povećavaju a gibanje je od centra prema van u smjeru kazaljke sata

21 22 Definicija temperature zraka i jedinice za izračunavanje

instrumenti

Temperatura zraka je toplotno stanje zraka izraţeno u stupnjevima pod bitnim

je utjecajem sunčeve radijacije ali preteţni dio topline u atmosferi pristiţe sa

zemljine površine

Jedinice 1) degC ndash celsius ndash nula je ledište vode kod tlaka zraka 1013 hPa a vrelište

na 100 degC

2) degK ndash kelvin ndash apsolutna nula je -27316 degC

3) degF ndash farenheit ndash 32 degC je ledište vode a 212 degC vrelište

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjem

a) obićni ţivin termometar (mokri i suhi)

b) maksimalni ţivin termometar

c) minimalni alkoholni termometar

d) Assmanov psihrometar

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem

a) termograf

Instrumenti su smješteni u meterološkim zaklonima na 2 m iznad zemlje radi

eliminacije nepovoljnih utjecaja insolacije vjetrova i oborina a omogućuju stalnu

cirkulaciju zraka izvana

23 Definicija i vrsta zračnih frontova sa osobinama

Zračna fronta je linija sukobljavanja različitih osobina zraka

Vrste frontova

1) stacionarni zf ndash s jedne strane su hladne zračne mase a s druge strane

tople zračne mase i teku bez poremčaja

2) topli zf ndash sukobljavanje stacionarnih frontova tj tople zračne mase

nailaze na hladne zračne mase i počinju na njih naljegati (topli se zrak

izdiţe na hladni)

3) hladni zf ndash sukobljvanje stacionarnih frontova tj hladne zračne mase

su brţe od toplih u prodoru prema toplim dolazi do odbijanja hladnih

zračnih masa i potiskuju se tople zračne mase

4) zf okluzije ndash dolazi do sukobljavanja toplih i hladnih zračnih frontova

a) topla zračna fronta i b) hladna zračna fronta

Zračni front okulzije

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 3: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Teţina G=m g N djelovanje gravitacije na masu tijela

dobivamo teţinu tog tijela

Specifična teţina γ=ρ g Nm3 teţina tijela volumena 1 m3

Tlak p=FA Pa tlak što ga proizvodi sila od 1 N na

površini od 1 m2

Energija rad E=F s J je jednaka radu što ga sila od 1 N

svladava na putu od 1 m

Snaga P=E t W Snaga kojom se obavi rad od 1 J u 1 s

odnosno obavljeni rad u jedinici vremena

8 Objasnite hidrološki ciklus glavne procese u njemu i zalihe vode

Hidrološki ciklus je proces obnavljanja i kruţenje vode na zemlji Zemlja je

zatvoreni hidrološki sustav (atmosfera litosfera)

- osnovni procesi kruţenja vode u zemjinom hidrološkom sustavu

- oborine (P)

- isparavanje (E)

- otjecanje (O)

Pri tome vrijedi relacija P=E+O

Vodne zalihe slana voda 1320 106 km3 (97)

slatka voda 40 106 km3 (03)

9 10 Što je vodna bilanca i kako je koristimo u hidrologiji

napiši opću jednadţbu te opišite njene djelove

Vodna bilanca je rezultat analize hidroloških procesa kao dijelova hidroloških

ciklusa na određenom prostoru u određenom vremenu

Osnovni hidrološki procesi u vodnoj bilanci

- oborine ndash U(t) ndash ulazna veličina

- isparavanje i otjecanje ndash I(t) ndash izlazna veličina

- pri tome vrijedi jednakost U-I=plusmnΔW

ΔW ndash promjena vodnih količina na prostoru

odnosno ako je ΔW -gt0 =gt P=O1+O2+E

O1 ndash brzo površinsko otjecanje

O2 ndash sporo površinsko otjecanje

- jednadţba vodne bilance

H+Qdd+Qbd-E-Qdo-Qbo=plusmnΔV

H ndash ukupne oborine

Qdd ndash ukupni direktni (brzi površinski) dotok s drugih područja

Qbd ndash ukupni bazni (spori podzemni) dotok s drugih područja

E ndash ukupno isparavanje

Qdo ndash ukupno direktno (površinsko i brzo podpovršinsko) otjecanje

Qbo ndash ukupno bazno (podzemno i sporo podpovršinsko) otjecanje

ΔV ndash ukupna promjena volumena vode

11 Definirajte atmosferu i prikaţite njezinu podjelu i osobine

Atmosfera je plinoviti zračni omotač oko zemlje debljine cca 100 km sadrţi

vodu u sva tri agregatna stanja

Gustoća atmosfere postepeno opada s visinom do visine od 20km nalazi se 90

mase atmosfere a 23 ispod 10km gustoća atmosfere opada i s porastom

temperature

U troposferi se praktički nalazi sva atmosferska vlaga formiraju se oblaci i

oborine

12 Definirajte vrijeme i klimu nekog prostora

Vrijeme je trenutno zbivanje u atmosferi odnosno trenutno stvarno

fizičko stanje meteoroloških pojava i elemenata koje se događa na određenom

prostoru u određenom vremenu

Klima je prosječno stanje atmosfere nad nekim područjem Zemljine

površine u određenom razdoblju Klima ovisi o zemljopisnim i klimatskim

elementima Klimatski se elementi sastoje od gibanja zraka (vjetar temp zraka

atmosferska vlaga) i oborina (kiša snijeg led itd)

13 14 15 16 Napišite i definirajte ukupnu energetsku bilancu

zemljine površine instrumenti za mjerenje energije pojedinih komponenti

energetske bilance odnosi u pojedinih komponentienergetske bilance

latentna toplina u ukupnoj energetskoj bilanci

Sunčevo zračenje

1) kratkovalno zračenje (03 ndash 3 μ) QKV

direktno sunčevo zračenje (S)

difuzno nebesko zračenje (D)

reflektivno zračenje (R)

QKV=(S+D)-R

2) dugovalno zračenje (3 ndash 50 μ) QDV

zračenje atmosfere prema zemlji (A)

izračivanje zemlje (E)

reflektirano zračenje (r)

QDV=A-E-rA

Ukupna toplotna bilanca Qu=QKV+QDV

- za atmosferu -19

- za zemlju +19

Toplotna bilanca je analiza sunčevog zračenja i zemljinog izračivanja

Zračenje sunca (insolacija) - najveći dio emitirane energijeje u obliku

kratkovalnog zračenja i svijetla (samo jedan dio dospijeva do zemljine povvršine

a preostala energija se reflektira rasipa ili ju upije atmosfera)

Zračenje površine zemlje (terestička radijacija) ndash zbog niske srednje

temperature (14degC) njeno zračenje je dugovalno i tamno

Instrumenti

Heliograf ndash obavlja mjerenje trajanja zraćenja kratkovalne keb

Piranometar pirheliometar pirradiometar bilancometar aktinograf

- mjerenje pojedinih komponenti zraćenja i izraćivanja kratkovalnih i

dugovalnih keb

- odnosi u pojedinih komponenti energetske bilance zemlje

Latentna toplina je toplina koju voda iskoristi da promjeni svoje agregatno

stanje (unutrašnja energija vode)

17 18 19 Definicija tlaka zraka i pojam barične stope normalni

tlak zraka instrumenti

Tlak zraka (atmosferski tlak) je tlak stupca zraka (atmosfere) na horizontalnu

površinu 1 m2

Jedinica za mjerenje tlaka zraka je pascal Pa=Nm2 ili bar

Barična stopa je visina za koju se moramo podići ili spustiti a da bi se veličina

atmosferskog pritiska promjenila za jedinicu odnosno 1 Pa

Normalni tlak zraka

U inţenjerskim se proračunima najčešće uzima vrijednost atmosferskog

tlaka Pa=1 bar ndash ovaj tlak zraka naziva se normalni atmosferski tlak

(odgovara tlaku vodnog stupca visine h=10m)

Teţina stupca zraka na morskoj razini pri normalnoj temperaturi i

vlaţnosti a iznosi 1013 Hpa

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima

a) ţivin barometar ndash određivanje visine stupca ţive drţi drţi ravnoteţu

stupcu zraka (staklena cijev s apsolutnim vakuumom)

b) aneroid ndash (glavni dio senzor) hermetički zatvorena kutija od valovitog lima

ndash djelomičan ili potpun vakuum promjenom tlaka pomiću se stjenke kutije ndash

prenose na podlogu tj pokazivač

- mjerenje kontinuiranim biljeţenjem

Barograf ndash izrađen na principu aneroida zapisom biljeţi na papirnatu traku

ili elektronski

Jedinice Pascal ndash Pa ndash hPa=102 Pa

Bar ndash b ndash mb=10-3 b

1 mb=1 hPa

20 Objasnite pojam ciklone i anticilone

Ciklona je prostor na kojem vlada niski tlak zraka gibanje je obrnuto od smjera

kazaljke sata s teţištem prema centru ciklone smanjuje se gustoća

Anticiklona je područje obuhvaćeno visokim tlakom zraka gustoća i tlak se

povećavaju a gibanje je od centra prema van u smjeru kazaljke sata

21 22 Definicija temperature zraka i jedinice za izračunavanje

instrumenti

Temperatura zraka je toplotno stanje zraka izraţeno u stupnjevima pod bitnim

je utjecajem sunčeve radijacije ali preteţni dio topline u atmosferi pristiţe sa

zemljine površine

Jedinice 1) degC ndash celsius ndash nula je ledište vode kod tlaka zraka 1013 hPa a vrelište

na 100 degC

2) degK ndash kelvin ndash apsolutna nula je -27316 degC

3) degF ndash farenheit ndash 32 degC je ledište vode a 212 degC vrelište

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjem

a) obićni ţivin termometar (mokri i suhi)

b) maksimalni ţivin termometar

c) minimalni alkoholni termometar

d) Assmanov psihrometar

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem

a) termograf

Instrumenti su smješteni u meterološkim zaklonima na 2 m iznad zemlje radi

eliminacije nepovoljnih utjecaja insolacije vjetrova i oborina a omogućuju stalnu

cirkulaciju zraka izvana

23 Definicija i vrsta zračnih frontova sa osobinama

Zračna fronta je linija sukobljavanja različitih osobina zraka

Vrste frontova

1) stacionarni zf ndash s jedne strane su hladne zračne mase a s druge strane

tople zračne mase i teku bez poremčaja

2) topli zf ndash sukobljavanje stacionarnih frontova tj tople zračne mase

nailaze na hladne zračne mase i počinju na njih naljegati (topli se zrak

izdiţe na hladni)

3) hladni zf ndash sukobljvanje stacionarnih frontova tj hladne zračne mase

su brţe od toplih u prodoru prema toplim dolazi do odbijanja hladnih

zračnih masa i potiskuju se tople zračne mase

4) zf okluzije ndash dolazi do sukobljavanja toplih i hladnih zračnih frontova

a) topla zračna fronta i b) hladna zračna fronta

Zračni front okulzije

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 4: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

9 10 Što je vodna bilanca i kako je koristimo u hidrologiji

napiši opću jednadţbu te opišite njene djelove

Vodna bilanca je rezultat analize hidroloških procesa kao dijelova hidroloških

ciklusa na određenom prostoru u određenom vremenu

Osnovni hidrološki procesi u vodnoj bilanci

- oborine ndash U(t) ndash ulazna veličina

- isparavanje i otjecanje ndash I(t) ndash izlazna veličina

- pri tome vrijedi jednakost U-I=plusmnΔW

ΔW ndash promjena vodnih količina na prostoru

odnosno ako je ΔW -gt0 =gt P=O1+O2+E

O1 ndash brzo površinsko otjecanje

O2 ndash sporo površinsko otjecanje

- jednadţba vodne bilance

H+Qdd+Qbd-E-Qdo-Qbo=plusmnΔV

H ndash ukupne oborine

Qdd ndash ukupni direktni (brzi površinski) dotok s drugih područja

Qbd ndash ukupni bazni (spori podzemni) dotok s drugih područja

E ndash ukupno isparavanje

Qdo ndash ukupno direktno (površinsko i brzo podpovršinsko) otjecanje

Qbo ndash ukupno bazno (podzemno i sporo podpovršinsko) otjecanje

ΔV ndash ukupna promjena volumena vode

11 Definirajte atmosferu i prikaţite njezinu podjelu i osobine

Atmosfera je plinoviti zračni omotač oko zemlje debljine cca 100 km sadrţi

vodu u sva tri agregatna stanja

Gustoća atmosfere postepeno opada s visinom do visine od 20km nalazi se 90

mase atmosfere a 23 ispod 10km gustoća atmosfere opada i s porastom

temperature

U troposferi se praktički nalazi sva atmosferska vlaga formiraju se oblaci i

oborine

12 Definirajte vrijeme i klimu nekog prostora

Vrijeme je trenutno zbivanje u atmosferi odnosno trenutno stvarno

fizičko stanje meteoroloških pojava i elemenata koje se događa na određenom

prostoru u određenom vremenu

Klima je prosječno stanje atmosfere nad nekim područjem Zemljine

površine u određenom razdoblju Klima ovisi o zemljopisnim i klimatskim

elementima Klimatski se elementi sastoje od gibanja zraka (vjetar temp zraka

atmosferska vlaga) i oborina (kiša snijeg led itd)

13 14 15 16 Napišite i definirajte ukupnu energetsku bilancu

zemljine površine instrumenti za mjerenje energije pojedinih komponenti

energetske bilance odnosi u pojedinih komponentienergetske bilance

latentna toplina u ukupnoj energetskoj bilanci

Sunčevo zračenje

1) kratkovalno zračenje (03 ndash 3 μ) QKV

direktno sunčevo zračenje (S)

difuzno nebesko zračenje (D)

reflektivno zračenje (R)

QKV=(S+D)-R

2) dugovalno zračenje (3 ndash 50 μ) QDV

zračenje atmosfere prema zemlji (A)

izračivanje zemlje (E)

reflektirano zračenje (r)

QDV=A-E-rA

Ukupna toplotna bilanca Qu=QKV+QDV

- za atmosferu -19

- za zemlju +19

Toplotna bilanca je analiza sunčevog zračenja i zemljinog izračivanja

Zračenje sunca (insolacija) - najveći dio emitirane energijeje u obliku

kratkovalnog zračenja i svijetla (samo jedan dio dospijeva do zemljine povvršine

a preostala energija se reflektira rasipa ili ju upije atmosfera)

Zračenje površine zemlje (terestička radijacija) ndash zbog niske srednje

temperature (14degC) njeno zračenje je dugovalno i tamno

Instrumenti

Heliograf ndash obavlja mjerenje trajanja zraćenja kratkovalne keb

Piranometar pirheliometar pirradiometar bilancometar aktinograf

- mjerenje pojedinih komponenti zraćenja i izraćivanja kratkovalnih i

dugovalnih keb

- odnosi u pojedinih komponenti energetske bilance zemlje

Latentna toplina je toplina koju voda iskoristi da promjeni svoje agregatno

stanje (unutrašnja energija vode)

17 18 19 Definicija tlaka zraka i pojam barične stope normalni

tlak zraka instrumenti

Tlak zraka (atmosferski tlak) je tlak stupca zraka (atmosfere) na horizontalnu

površinu 1 m2

Jedinica za mjerenje tlaka zraka je pascal Pa=Nm2 ili bar

Barična stopa je visina za koju se moramo podići ili spustiti a da bi se veličina

atmosferskog pritiska promjenila za jedinicu odnosno 1 Pa

Normalni tlak zraka

U inţenjerskim se proračunima najčešće uzima vrijednost atmosferskog

tlaka Pa=1 bar ndash ovaj tlak zraka naziva se normalni atmosferski tlak

(odgovara tlaku vodnog stupca visine h=10m)

Teţina stupca zraka na morskoj razini pri normalnoj temperaturi i

vlaţnosti a iznosi 1013 Hpa

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima

a) ţivin barometar ndash određivanje visine stupca ţive drţi drţi ravnoteţu

stupcu zraka (staklena cijev s apsolutnim vakuumom)

b) aneroid ndash (glavni dio senzor) hermetički zatvorena kutija od valovitog lima

ndash djelomičan ili potpun vakuum promjenom tlaka pomiću se stjenke kutije ndash

prenose na podlogu tj pokazivač

- mjerenje kontinuiranim biljeţenjem

Barograf ndash izrađen na principu aneroida zapisom biljeţi na papirnatu traku

ili elektronski

Jedinice Pascal ndash Pa ndash hPa=102 Pa

Bar ndash b ndash mb=10-3 b

1 mb=1 hPa

20 Objasnite pojam ciklone i anticilone

Ciklona je prostor na kojem vlada niski tlak zraka gibanje je obrnuto od smjera

kazaljke sata s teţištem prema centru ciklone smanjuje se gustoća

Anticiklona je područje obuhvaćeno visokim tlakom zraka gustoća i tlak se

povećavaju a gibanje je od centra prema van u smjeru kazaljke sata

21 22 Definicija temperature zraka i jedinice za izračunavanje

instrumenti

Temperatura zraka je toplotno stanje zraka izraţeno u stupnjevima pod bitnim

je utjecajem sunčeve radijacije ali preteţni dio topline u atmosferi pristiţe sa

zemljine površine

Jedinice 1) degC ndash celsius ndash nula je ledište vode kod tlaka zraka 1013 hPa a vrelište

na 100 degC

2) degK ndash kelvin ndash apsolutna nula je -27316 degC

3) degF ndash farenheit ndash 32 degC je ledište vode a 212 degC vrelište

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjem

a) obićni ţivin termometar (mokri i suhi)

b) maksimalni ţivin termometar

c) minimalni alkoholni termometar

d) Assmanov psihrometar

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem

a) termograf

Instrumenti su smješteni u meterološkim zaklonima na 2 m iznad zemlje radi

eliminacije nepovoljnih utjecaja insolacije vjetrova i oborina a omogućuju stalnu

cirkulaciju zraka izvana

23 Definicija i vrsta zračnih frontova sa osobinama

Zračna fronta je linija sukobljavanja različitih osobina zraka

Vrste frontova

1) stacionarni zf ndash s jedne strane su hladne zračne mase a s druge strane

tople zračne mase i teku bez poremčaja

2) topli zf ndash sukobljavanje stacionarnih frontova tj tople zračne mase

nailaze na hladne zračne mase i počinju na njih naljegati (topli se zrak

izdiţe na hladni)

3) hladni zf ndash sukobljvanje stacionarnih frontova tj hladne zračne mase

su brţe od toplih u prodoru prema toplim dolazi do odbijanja hladnih

zračnih masa i potiskuju se tople zračne mase

4) zf okluzije ndash dolazi do sukobljavanja toplih i hladnih zračnih frontova

a) topla zračna fronta i b) hladna zračna fronta

Zračni front okulzije

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 5: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

11 Definirajte atmosferu i prikaţite njezinu podjelu i osobine

Atmosfera je plinoviti zračni omotač oko zemlje debljine cca 100 km sadrţi

vodu u sva tri agregatna stanja

Gustoća atmosfere postepeno opada s visinom do visine od 20km nalazi se 90

mase atmosfere a 23 ispod 10km gustoća atmosfere opada i s porastom

temperature

U troposferi se praktički nalazi sva atmosferska vlaga formiraju se oblaci i

oborine

12 Definirajte vrijeme i klimu nekog prostora

Vrijeme je trenutno zbivanje u atmosferi odnosno trenutno stvarno

fizičko stanje meteoroloških pojava i elemenata koje se događa na određenom

prostoru u određenom vremenu

Klima je prosječno stanje atmosfere nad nekim područjem Zemljine

površine u određenom razdoblju Klima ovisi o zemljopisnim i klimatskim

elementima Klimatski se elementi sastoje od gibanja zraka (vjetar temp zraka

atmosferska vlaga) i oborina (kiša snijeg led itd)

13 14 15 16 Napišite i definirajte ukupnu energetsku bilancu

zemljine površine instrumenti za mjerenje energije pojedinih komponenti

energetske bilance odnosi u pojedinih komponentienergetske bilance

latentna toplina u ukupnoj energetskoj bilanci

Sunčevo zračenje

1) kratkovalno zračenje (03 ndash 3 μ) QKV

direktno sunčevo zračenje (S)

difuzno nebesko zračenje (D)

reflektivno zračenje (R)

QKV=(S+D)-R

2) dugovalno zračenje (3 ndash 50 μ) QDV

zračenje atmosfere prema zemlji (A)

izračivanje zemlje (E)

reflektirano zračenje (r)

QDV=A-E-rA

Ukupna toplotna bilanca Qu=QKV+QDV

- za atmosferu -19

- za zemlju +19

Toplotna bilanca je analiza sunčevog zračenja i zemljinog izračivanja

Zračenje sunca (insolacija) - najveći dio emitirane energijeje u obliku

kratkovalnog zračenja i svijetla (samo jedan dio dospijeva do zemljine povvršine

a preostala energija se reflektira rasipa ili ju upije atmosfera)

Zračenje površine zemlje (terestička radijacija) ndash zbog niske srednje

temperature (14degC) njeno zračenje je dugovalno i tamno

Instrumenti

Heliograf ndash obavlja mjerenje trajanja zraćenja kratkovalne keb

Piranometar pirheliometar pirradiometar bilancometar aktinograf

- mjerenje pojedinih komponenti zraćenja i izraćivanja kratkovalnih i

dugovalnih keb

- odnosi u pojedinih komponenti energetske bilance zemlje

Latentna toplina je toplina koju voda iskoristi da promjeni svoje agregatno

stanje (unutrašnja energija vode)

17 18 19 Definicija tlaka zraka i pojam barične stope normalni

tlak zraka instrumenti

Tlak zraka (atmosferski tlak) je tlak stupca zraka (atmosfere) na horizontalnu

površinu 1 m2

Jedinica za mjerenje tlaka zraka je pascal Pa=Nm2 ili bar

Barična stopa je visina za koju se moramo podići ili spustiti a da bi se veličina

atmosferskog pritiska promjenila za jedinicu odnosno 1 Pa

Normalni tlak zraka

U inţenjerskim se proračunima najčešće uzima vrijednost atmosferskog

tlaka Pa=1 bar ndash ovaj tlak zraka naziva se normalni atmosferski tlak

(odgovara tlaku vodnog stupca visine h=10m)

Teţina stupca zraka na morskoj razini pri normalnoj temperaturi i

vlaţnosti a iznosi 1013 Hpa

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima

a) ţivin barometar ndash određivanje visine stupca ţive drţi drţi ravnoteţu

stupcu zraka (staklena cijev s apsolutnim vakuumom)

b) aneroid ndash (glavni dio senzor) hermetički zatvorena kutija od valovitog lima

ndash djelomičan ili potpun vakuum promjenom tlaka pomiću se stjenke kutije ndash

prenose na podlogu tj pokazivač

- mjerenje kontinuiranim biljeţenjem

Barograf ndash izrađen na principu aneroida zapisom biljeţi na papirnatu traku

ili elektronski

Jedinice Pascal ndash Pa ndash hPa=102 Pa

Bar ndash b ndash mb=10-3 b

1 mb=1 hPa

20 Objasnite pojam ciklone i anticilone

Ciklona je prostor na kojem vlada niski tlak zraka gibanje je obrnuto od smjera

kazaljke sata s teţištem prema centru ciklone smanjuje se gustoća

Anticiklona je područje obuhvaćeno visokim tlakom zraka gustoća i tlak se

povećavaju a gibanje je od centra prema van u smjeru kazaljke sata

21 22 Definicija temperature zraka i jedinice za izračunavanje

instrumenti

Temperatura zraka je toplotno stanje zraka izraţeno u stupnjevima pod bitnim

je utjecajem sunčeve radijacije ali preteţni dio topline u atmosferi pristiţe sa

zemljine površine

Jedinice 1) degC ndash celsius ndash nula je ledište vode kod tlaka zraka 1013 hPa a vrelište

na 100 degC

2) degK ndash kelvin ndash apsolutna nula je -27316 degC

3) degF ndash farenheit ndash 32 degC je ledište vode a 212 degC vrelište

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjem

a) obićni ţivin termometar (mokri i suhi)

b) maksimalni ţivin termometar

c) minimalni alkoholni termometar

d) Assmanov psihrometar

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem

a) termograf

Instrumenti su smješteni u meterološkim zaklonima na 2 m iznad zemlje radi

eliminacije nepovoljnih utjecaja insolacije vjetrova i oborina a omogućuju stalnu

cirkulaciju zraka izvana

23 Definicija i vrsta zračnih frontova sa osobinama

Zračna fronta je linija sukobljavanja različitih osobina zraka

Vrste frontova

1) stacionarni zf ndash s jedne strane su hladne zračne mase a s druge strane

tople zračne mase i teku bez poremčaja

2) topli zf ndash sukobljavanje stacionarnih frontova tj tople zračne mase

nailaze na hladne zračne mase i počinju na njih naljegati (topli se zrak

izdiţe na hladni)

3) hladni zf ndash sukobljvanje stacionarnih frontova tj hladne zračne mase

su brţe od toplih u prodoru prema toplim dolazi do odbijanja hladnih

zračnih masa i potiskuju se tople zračne mase

4) zf okluzije ndash dolazi do sukobljavanja toplih i hladnih zračnih frontova

a) topla zračna fronta i b) hladna zračna fronta

Zračni front okulzije

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 6: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

13 14 15 16 Napišite i definirajte ukupnu energetsku bilancu

zemljine površine instrumenti za mjerenje energije pojedinih komponenti

energetske bilance odnosi u pojedinih komponentienergetske bilance

latentna toplina u ukupnoj energetskoj bilanci

Sunčevo zračenje

1) kratkovalno zračenje (03 ndash 3 μ) QKV

direktno sunčevo zračenje (S)

difuzno nebesko zračenje (D)

reflektivno zračenje (R)

QKV=(S+D)-R

2) dugovalno zračenje (3 ndash 50 μ) QDV

zračenje atmosfere prema zemlji (A)

izračivanje zemlje (E)

reflektirano zračenje (r)

QDV=A-E-rA

Ukupna toplotna bilanca Qu=QKV+QDV

- za atmosferu -19

- za zemlju +19

Toplotna bilanca je analiza sunčevog zračenja i zemljinog izračivanja

Zračenje sunca (insolacija) - najveći dio emitirane energijeje u obliku

kratkovalnog zračenja i svijetla (samo jedan dio dospijeva do zemljine povvršine

a preostala energija se reflektira rasipa ili ju upije atmosfera)

Zračenje površine zemlje (terestička radijacija) ndash zbog niske srednje

temperature (14degC) njeno zračenje je dugovalno i tamno

Instrumenti

Heliograf ndash obavlja mjerenje trajanja zraćenja kratkovalne keb

Piranometar pirheliometar pirradiometar bilancometar aktinograf

- mjerenje pojedinih komponenti zraćenja i izraćivanja kratkovalnih i

dugovalnih keb

- odnosi u pojedinih komponenti energetske bilance zemlje

Latentna toplina je toplina koju voda iskoristi da promjeni svoje agregatno

stanje (unutrašnja energija vode)

17 18 19 Definicija tlaka zraka i pojam barične stope normalni

tlak zraka instrumenti

Tlak zraka (atmosferski tlak) je tlak stupca zraka (atmosfere) na horizontalnu

površinu 1 m2

Jedinica za mjerenje tlaka zraka je pascal Pa=Nm2 ili bar

Barična stopa je visina za koju se moramo podići ili spustiti a da bi se veličina

atmosferskog pritiska promjenila za jedinicu odnosno 1 Pa

Normalni tlak zraka

U inţenjerskim se proračunima najčešće uzima vrijednost atmosferskog

tlaka Pa=1 bar ndash ovaj tlak zraka naziva se normalni atmosferski tlak

(odgovara tlaku vodnog stupca visine h=10m)

Teţina stupca zraka na morskoj razini pri normalnoj temperaturi i

vlaţnosti a iznosi 1013 Hpa

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima

a) ţivin barometar ndash određivanje visine stupca ţive drţi drţi ravnoteţu

stupcu zraka (staklena cijev s apsolutnim vakuumom)

b) aneroid ndash (glavni dio senzor) hermetički zatvorena kutija od valovitog lima

ndash djelomičan ili potpun vakuum promjenom tlaka pomiću se stjenke kutije ndash

prenose na podlogu tj pokazivač

- mjerenje kontinuiranim biljeţenjem

Barograf ndash izrađen na principu aneroida zapisom biljeţi na papirnatu traku

ili elektronski

Jedinice Pascal ndash Pa ndash hPa=102 Pa

Bar ndash b ndash mb=10-3 b

1 mb=1 hPa

20 Objasnite pojam ciklone i anticilone

Ciklona je prostor na kojem vlada niski tlak zraka gibanje je obrnuto od smjera

kazaljke sata s teţištem prema centru ciklone smanjuje se gustoća

Anticiklona je područje obuhvaćeno visokim tlakom zraka gustoća i tlak se

povećavaju a gibanje je od centra prema van u smjeru kazaljke sata

21 22 Definicija temperature zraka i jedinice za izračunavanje

instrumenti

Temperatura zraka je toplotno stanje zraka izraţeno u stupnjevima pod bitnim

je utjecajem sunčeve radijacije ali preteţni dio topline u atmosferi pristiţe sa

zemljine površine

Jedinice 1) degC ndash celsius ndash nula je ledište vode kod tlaka zraka 1013 hPa a vrelište

na 100 degC

2) degK ndash kelvin ndash apsolutna nula je -27316 degC

3) degF ndash farenheit ndash 32 degC je ledište vode a 212 degC vrelište

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjem

a) obićni ţivin termometar (mokri i suhi)

b) maksimalni ţivin termometar

c) minimalni alkoholni termometar

d) Assmanov psihrometar

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem

a) termograf

Instrumenti su smješteni u meterološkim zaklonima na 2 m iznad zemlje radi

eliminacije nepovoljnih utjecaja insolacije vjetrova i oborina a omogućuju stalnu

cirkulaciju zraka izvana

23 Definicija i vrsta zračnih frontova sa osobinama

Zračna fronta je linija sukobljavanja različitih osobina zraka

Vrste frontova

1) stacionarni zf ndash s jedne strane su hladne zračne mase a s druge strane

tople zračne mase i teku bez poremčaja

2) topli zf ndash sukobljavanje stacionarnih frontova tj tople zračne mase

nailaze na hladne zračne mase i počinju na njih naljegati (topli se zrak

izdiţe na hladni)

3) hladni zf ndash sukobljvanje stacionarnih frontova tj hladne zračne mase

su brţe od toplih u prodoru prema toplim dolazi do odbijanja hladnih

zračnih masa i potiskuju se tople zračne mase

4) zf okluzije ndash dolazi do sukobljavanja toplih i hladnih zračnih frontova

a) topla zračna fronta i b) hladna zračna fronta

Zračni front okulzije

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 7: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Latentna toplina je toplina koju voda iskoristi da promjeni svoje agregatno

stanje (unutrašnja energija vode)

17 18 19 Definicija tlaka zraka i pojam barične stope normalni

tlak zraka instrumenti

Tlak zraka (atmosferski tlak) je tlak stupca zraka (atmosfere) na horizontalnu

površinu 1 m2

Jedinica za mjerenje tlaka zraka je pascal Pa=Nm2 ili bar

Barična stopa je visina za koju se moramo podići ili spustiti a da bi se veličina

atmosferskog pritiska promjenila za jedinicu odnosno 1 Pa

Normalni tlak zraka

U inţenjerskim se proračunima najčešće uzima vrijednost atmosferskog

tlaka Pa=1 bar ndash ovaj tlak zraka naziva se normalni atmosferski tlak

(odgovara tlaku vodnog stupca visine h=10m)

Teţina stupca zraka na morskoj razini pri normalnoj temperaturi i

vlaţnosti a iznosi 1013 Hpa

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima

a) ţivin barometar ndash određivanje visine stupca ţive drţi drţi ravnoteţu

stupcu zraka (staklena cijev s apsolutnim vakuumom)

b) aneroid ndash (glavni dio senzor) hermetički zatvorena kutija od valovitog lima

ndash djelomičan ili potpun vakuum promjenom tlaka pomiću se stjenke kutije ndash

prenose na podlogu tj pokazivač

- mjerenje kontinuiranim biljeţenjem

Barograf ndash izrađen na principu aneroida zapisom biljeţi na papirnatu traku

ili elektronski

Jedinice Pascal ndash Pa ndash hPa=102 Pa

Bar ndash b ndash mb=10-3 b

1 mb=1 hPa

20 Objasnite pojam ciklone i anticilone

Ciklona je prostor na kojem vlada niski tlak zraka gibanje je obrnuto od smjera

kazaljke sata s teţištem prema centru ciklone smanjuje se gustoća

Anticiklona je područje obuhvaćeno visokim tlakom zraka gustoća i tlak se

povećavaju a gibanje je od centra prema van u smjeru kazaljke sata

21 22 Definicija temperature zraka i jedinice za izračunavanje

instrumenti

Temperatura zraka je toplotno stanje zraka izraţeno u stupnjevima pod bitnim

je utjecajem sunčeve radijacije ali preteţni dio topline u atmosferi pristiţe sa

zemljine površine

Jedinice 1) degC ndash celsius ndash nula je ledište vode kod tlaka zraka 1013 hPa a vrelište

na 100 degC

2) degK ndash kelvin ndash apsolutna nula je -27316 degC

3) degF ndash farenheit ndash 32 degC je ledište vode a 212 degC vrelište

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjem

a) obićni ţivin termometar (mokri i suhi)

b) maksimalni ţivin termometar

c) minimalni alkoholni termometar

d) Assmanov psihrometar

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem

a) termograf

Instrumenti su smješteni u meterološkim zaklonima na 2 m iznad zemlje radi

eliminacije nepovoljnih utjecaja insolacije vjetrova i oborina a omogućuju stalnu

cirkulaciju zraka izvana

23 Definicija i vrsta zračnih frontova sa osobinama

Zračna fronta je linija sukobljavanja različitih osobina zraka

Vrste frontova

1) stacionarni zf ndash s jedne strane su hladne zračne mase a s druge strane

tople zračne mase i teku bez poremčaja

2) topli zf ndash sukobljavanje stacionarnih frontova tj tople zračne mase

nailaze na hladne zračne mase i počinju na njih naljegati (topli se zrak

izdiţe na hladni)

3) hladni zf ndash sukobljvanje stacionarnih frontova tj hladne zračne mase

su brţe od toplih u prodoru prema toplim dolazi do odbijanja hladnih

zračnih masa i potiskuju se tople zračne mase

4) zf okluzije ndash dolazi do sukobljavanja toplih i hladnih zračnih frontova

a) topla zračna fronta i b) hladna zračna fronta

Zračni front okulzije

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 8: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima

a) ţivin barometar ndash određivanje visine stupca ţive drţi drţi ravnoteţu

stupcu zraka (staklena cijev s apsolutnim vakuumom)

b) aneroid ndash (glavni dio senzor) hermetički zatvorena kutija od valovitog lima

ndash djelomičan ili potpun vakuum promjenom tlaka pomiću se stjenke kutije ndash

prenose na podlogu tj pokazivač

- mjerenje kontinuiranim biljeţenjem

Barograf ndash izrađen na principu aneroida zapisom biljeţi na papirnatu traku

ili elektronski

Jedinice Pascal ndash Pa ndash hPa=102 Pa

Bar ndash b ndash mb=10-3 b

1 mb=1 hPa

20 Objasnite pojam ciklone i anticilone

Ciklona je prostor na kojem vlada niski tlak zraka gibanje je obrnuto od smjera

kazaljke sata s teţištem prema centru ciklone smanjuje se gustoća

Anticiklona je područje obuhvaćeno visokim tlakom zraka gustoća i tlak se

povećavaju a gibanje je od centra prema van u smjeru kazaljke sata

21 22 Definicija temperature zraka i jedinice za izračunavanje

instrumenti

Temperatura zraka je toplotno stanje zraka izraţeno u stupnjevima pod bitnim

je utjecajem sunčeve radijacije ali preteţni dio topline u atmosferi pristiţe sa

zemljine površine

Jedinice 1) degC ndash celsius ndash nula je ledište vode kod tlaka zraka 1013 hPa a vrelište

na 100 degC

2) degK ndash kelvin ndash apsolutna nula je -27316 degC

3) degF ndash farenheit ndash 32 degC je ledište vode a 212 degC vrelište

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjem

a) obićni ţivin termometar (mokri i suhi)

b) maksimalni ţivin termometar

c) minimalni alkoholni termometar

d) Assmanov psihrometar

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem

a) termograf

Instrumenti su smješteni u meterološkim zaklonima na 2 m iznad zemlje radi

eliminacije nepovoljnih utjecaja insolacije vjetrova i oborina a omogućuju stalnu

cirkulaciju zraka izvana

23 Definicija i vrsta zračnih frontova sa osobinama

Zračna fronta je linija sukobljavanja različitih osobina zraka

Vrste frontova

1) stacionarni zf ndash s jedne strane su hladne zračne mase a s druge strane

tople zračne mase i teku bez poremčaja

2) topli zf ndash sukobljavanje stacionarnih frontova tj tople zračne mase

nailaze na hladne zračne mase i počinju na njih naljegati (topli se zrak

izdiţe na hladni)

3) hladni zf ndash sukobljvanje stacionarnih frontova tj hladne zračne mase

su brţe od toplih u prodoru prema toplim dolazi do odbijanja hladnih

zračnih masa i potiskuju se tople zračne mase

4) zf okluzije ndash dolazi do sukobljavanja toplih i hladnih zračnih frontova

a) topla zračna fronta i b) hladna zračna fronta

Zračni front okulzije

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 9: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

21 22 Definicija temperature zraka i jedinice za izračunavanje

instrumenti

Temperatura zraka je toplotno stanje zraka izraţeno u stupnjevima pod bitnim

je utjecajem sunčeve radijacije ali preteţni dio topline u atmosferi pristiţe sa

zemljine površine

Jedinice 1) degC ndash celsius ndash nula je ledište vode kod tlaka zraka 1013 hPa a vrelište

na 100 degC

2) degK ndash kelvin ndash apsolutna nula je -27316 degC

3) degF ndash farenheit ndash 32 degC je ledište vode a 212 degC vrelište

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjem

a) obićni ţivin termometar (mokri i suhi)

b) maksimalni ţivin termometar

c) minimalni alkoholni termometar

d) Assmanov psihrometar

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem

a) termograf

Instrumenti su smješteni u meterološkim zaklonima na 2 m iznad zemlje radi

eliminacije nepovoljnih utjecaja insolacije vjetrova i oborina a omogućuju stalnu

cirkulaciju zraka izvana

23 Definicija i vrsta zračnih frontova sa osobinama

Zračna fronta je linija sukobljavanja različitih osobina zraka

Vrste frontova

1) stacionarni zf ndash s jedne strane su hladne zračne mase a s druge strane

tople zračne mase i teku bez poremčaja

2) topli zf ndash sukobljavanje stacionarnih frontova tj tople zračne mase

nailaze na hladne zračne mase i počinju na njih naljegati (topli se zrak

izdiţe na hladni)

3) hladni zf ndash sukobljvanje stacionarnih frontova tj hladne zračne mase

su brţe od toplih u prodoru prema toplim dolazi do odbijanja hladnih

zračnih masa i potiskuju se tople zračne mase

4) zf okluzije ndash dolazi do sukobljavanja toplih i hladnih zračnih frontova

a) topla zračna fronta i b) hladna zračna fronta

Zračni front okulzije

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 10: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

3) hladni zf ndash sukobljvanje stacionarnih frontova tj hladne zračne mase

su brţe od toplih u prodoru prema toplim dolazi do odbijanja hladnih

zračnih masa i potiskuju se tople zračne mase

4) zf okluzije ndash dolazi do sukobljavanja toplih i hladnih zračnih frontova

a) topla zračna fronta i b) hladna zračna fronta

Zračni front okulzije

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 11: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

24 25 Opišite sve oblike za izračunavanje vlaţnosti zraka

instrumenti

1) Apsolutna vlaţnost je masa vodene pare u jedinici volumena dobiva se

jedino u laboatorijskim uvjetima

2) Relativna vlaţnost je stupanj zasičenosti zraka vodenom parom

R=eemax

- odnos stvarne količine vlage u zraku (e) i količine koja odgovara

zasićenom zraku pri istoj temperaturi (emax)

3) Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka

indikator vlaţnosti zraka i mjeri se u mb

- psihrometar instrument koji mjeri temperaturu suhog i vlaţnog zraka e(Pa)

e=emax-cΔt

emax ndash max tlak vodene pare

c ndash konstanta (definira proizvođač)

Δt ndash razlika temperature suhog i vlaţnog zraka

4) Deficit vlaţnosti predstavlja manjak vodene pare u zraku do njenog zasićenja

d=emax-e

5) Specifična vlaţnost zraka S (gkg)

6) Točka rose (rosište) je temperatura pri kojoj masa nestaturiranog zraka

postaje zasićena kadaa se hladi pri konstantnom tlaku kondenzacija viška

vodene pare = rosa e=emax

Instrumenti

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima -

a) psihrometar se sastoji od suhog i vlaţnog termometra suština metode

je u očitavanju temperaturne razlike suhog i vlaţnog termometra

b) higrometar ndash pračenje promjene duljine vlasi kose uzrokovane

promjenom vlaţnosti zraka

- mjerenje neprekidnim biljeţenjem -

a) higrograf radi na principu vlasi kose uz konstantno biljeţenje

podataka na papir ili elektronski

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 12: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

26 Definirajte tlak vodene pare čemu sluţi i kako se mjeri

Tlak vodene pare je parcijalni tlak unutar ukupnog atmosferskog tlaka a

značajan je indikator vlaţnosti zraka Mjeri se očitavanjem razlike temperature

na suhom i vlaţnom termometru i zatim korištenjem tzv psihrometarske formule

odredi se tlak vodene pare u (mb) Ima vaţnu primjenu pri definiranju procesa

evaporacije Za svaki tlak zraka i temperaturu postoji max tlak vodene pare ndash

tlak zasičenja iznad tog tlaka ovisno o temperaturi vodena para prelazi u tekuće

(kondenzacija) ili čvrsto (sublimacija) stanje

27 28 Pojam vjetra i uzroci nastajanja instrumenti za mjerenje te

načini prikazivanja i interpretacija

Vjetar je horizontalna komponenta strujanja zračnih masa u atmosferi

uzrokovanog nejednolikom raspodjelom zračnog tlaka to je vektorska veličina

koja ima smjer brzinu i vrijeme trajanja

Smjer je pravac iz kojeg vjetar puše Jačina se mjeri prema Bouforovoj ljestvici

(od 0-12 stupnjeva jačinena osnovi motrenja) Brzina je pak izraţena u ms

Uzroci nastajanja su različita raspodjela tlakova i temperatura okretanje

zemlje sila teţa trenje s podlogom

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 13: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Instumenti

-Mjerenje pojedinačnim očitavanjima ndash anemometar s propelerom ili sa

čašicom ndash dobijemo srednju satnu brzinu vjetra dobivena je kao prosjek

pojedinačnih očitavanja unutar sata

-Mjerenje neprekidnim biljeţenjem ndash anemograf ndash pruţa saznanje o

pojedinim vrijednostima brzine vjetra tzv udesima vjetra

-oba instrumenta za mjerenje brzine imaju i uređaj za mjerenje smjera

vjetra ndash vjetrokaz

Prikazivanje je grafičko pomoću godišnjih ruţa vjetrova od kojih razlikujemo

a) ruţa učestalosti smjerova vjetra (vaţne su zbog ekoloških posljedica

posebice velikih industrijskih objekata)

b) ruţa učestalosti jačine i brzine vjetrova (vaţne su za dimenzioniranje

građevinskih objekata ndash visoki dimnjaci mostovi)

- u oba slučaja učestalosti vjetrova po svim smjerovima mora biti 100

- mogu se definirati za određene vremenske intervale godišnju sezonsku

mjesečnu

- godišnje ruţe vjetrova nam daju podatke o smjeru i brzini vjetra

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 14: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

29 30 31 Oborine ndash podjela i uvjeti nastanka klasifikacija prema

uvjetima gibanja zračnih masa instrumenti i interpretacija

Oborine su svi oblici kondenzirane i sublimirane vodene pare koji se na površini

zemlje pojave u tekućem ili čvrstom stanju

Podjela - horizontalne rosa mraz inje poledica

- vertikalne kiša snijeg led tuča

Uvjeti nastanka

1) postojanje atmosferske vlaţnosti (vodene pare) kao posljedice

isparavanja

2) proces kondenzacije uglavnom kao posljedica dinamičkog hlađenja

3) prisustvo kondenzacijskih jezgri (čvrstih čestica)

a) higroskopske čestice ndash proces kondenzacije započne prije nego

što zrak postane zasičen (oceanska sol)

b) nehigroskopske čestice ndash uvjetuje određeni stupanj zasičenosti

(prašina čestice dima pepeo)

Klasifikacija

a) konvektivne oborine su uvjetovane naglim zagrijavanjem zraka u

kontaktu s tlom (smanjenje gustoće) vodena para se uzdiţe i dinamički

hladi kondenzira se (formiranje oborina)

b) orografske oborine su mehanička dizanja vlaţnih horizontalnih zračnih

struja (isparavanje planinskih lanaca) uslijed hlađenja se formiraju

oborine

c) ciklonske oborine su rezultat kretanja zračnih masa iz područja visokog

tlaka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone) uslijed hlađenja

se formiraju oborine

- a ndash konvektivne oborine

- b ndash orografske oborine

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 15: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

- c - ciklonalne oborine

Instrumenti

Oborine se mjere kišomjerima ili ti pak oborinomjerima

a) pluviometar ili ombrometar

- mjerenje pojedinačnim očitavanjima registriraju dnevnu

količinu oborina (obični Hellmanov kišomjer)

- totalizator ndash mjerenje padavina u duţem razdoblju

b) pluviograf ili ombrograf

- mjere neprekidnim biljeţenjem analiza raspodjele kiše u

vremenu pluviograf s plovkom (stariji tip) pluviograf s

posudom koja se prevrće pluviograf s vagom

Interpretacija mjerenih podataka

- kratkotrajne oborine (manje od 24h)

- dnevne oborine (P24=P7+P14+P21)

- mjesečne oborine (Pmj=ΣP24(131))

- godišnje oborine (Pg=ΣP24(1365))

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 16: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

32 Pristupne metode za analizu oborina

Analiza 1

-primarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u prostoru

-sastoji se u definiranju

a) višegodišnjih srednjih visina oborina jedne kišomjerne stanice

-krivulja redukcije kiša

b) višegodišnjih srednjih visina oborina palih na sliv

-postupkom aritmetičkih sredina

-thiessenovim postupkom (poligonalna i trokutna)

-postupkom izohijeta

Analiza 2

-sekundarna obrada izmjerenih podataka

-raspodjela oborina u vremenu

-određivanje mjerodavne jačine tj itenziteta oborina

a) korištenjem pluviometarskih podataka

b) korištenjem pluviografskih podataka

33 Detaljno opišite i skicirajte metode za analizu oborina u prostoru

a) Metoda aritmetičke sredine

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

Psred=n

Pn

i

i1

Pi ndash višegodišnja prosječna visina (mjesečnih sezonskih ili godišnjih)

oborina registriran na i-toj kišomjernoj stanici

n - broj kišomjernih stanica u slivu

b) metoda Thiessena (trokutna ili poligonalna)

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-u proračun se figuriraju i pripadajuće površina sliva pojedinih

kišomjernih stanica

sredP =A

APn

i

ii1

)(

n

i

i AA1

)(

Pi ndash višegodišnja prosječna visina oborina registriranih

na i-toj kišomjernih stanici

Ai ndash pripadajuća površina i-te kišomjerne stanice (km2)

A ndash ukupna površina sliva

Primjena jedino kod ravničarskih slivova gdje se oborine homogeno raspodjele

c) metoda izohijeta

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 17: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

-višegodišnja prosječna visina oborina palih na sliv (Psred)

-temeljena na određivanju izohijeta i pripadajućih površina sliva

između dvaju susjednih izohijeta

sredP =A

APn

i

ii1

)(

2

1 ii

sred

PPP

sredP - višegodišnja prosječna vrijednost oborina

između dvije susjedne izohijete

Ai ndash pripadajuća površina sliva između dvije susjedne

Izohijete

n ndash broj izohijeta

Raspodjela oborina unutar analiziranog područja nije detaljnije definirana

- metoda Thiessena - metoda izohijeta - metoda aritm sredine

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 18: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

34 Što predstavlja krivulja redukcije kiša i čemu sluţi

Predstavlja izmjerenu oborinu u jednoj točki s povečanjem oko te točke

smanjenjem vrijednosti izmjerene oborine (nepouzdani podatci) kiša pala u točki

predstavlja centar sluţi za proces projektiranja otjecanja

35 Objasnite raspodjelu oborina u vremenu i što su kratkotrajne

oborine

Raspodjela oborina u vremenu

-dva pluska istog trajanja i iste veličine mogu se razlikovati po raspodjeli

oborina u vremenu

Npr 1 pljusak započne s velikim intenzitetom koji se postepeno

smanjuje

2 pljusak zrcalno obrnuto

Kratkotrajne oborine predstavlja najmanju količinu kiše koja padne u određenom

vremenskom razdoblju (min h) da zadovolji uvjet od donje granice kiše

kt

Pi

i ndash intenzizet kiše

P ndash visina kiše u mm

tk ndash trajanje kiše

1 mmmin=1666 1ska

1 1ska=0006 mmmin

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 19: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

36 Što su ITP krivulje

ITP ndash intenzitet ndash trajanje ndash ponavljanje

- krivulja je skup niza opaţanja manjih ili većih povratnih perioda a

prikazuje zavisnost intenziteta oborina trajanja oborina i ponavljanja

oborina

- značajne kod jakih kiša

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 20: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

37 Definirajte pojam isparivanja i od kojih fizičkih procesa u prirodi

je sastavljeno

Isparivanje je vertikalni proces prijelaza vode sa zemlje u atmosferu u obliku

vodene pare sa slobodne vodne površine s tla i iz biljnog pokrivača

Proces traje sve dok postoje - izvor vlage

- gradijent tlaka vodene pare

- izvor energije

Sastavljeno je od

- evaporacije E ndash koja je prijelaz vode u atmosferu sa slobodne vodne

površine s golog tla i s vode na vegetaciji ili predmetima

- transpiracije T ndash koja je prijelaz vode u atmosferu kroz pore (otvore)

na vanjskom sloju stanica lišća tj kroz vegetaciju

- evapotranspiracije ET ndash uzajamno događane E i T

38 Objasnite stvarnu i potencijalnu ET i njihove odnose

Potencijalna evapotranspiracija (ETp) se događa pod pretpostavkom da količina

vode za isparivanje nije ograničena jedino ovisi o meteorološkim činiocima

koji su prostorno i vremenski promjenivi Gubitak vode je u idealnim

uvjetima (nema nedostataka vlage)

Stvarna evapotranspiracija (ETa) se događa pri ograničenom obnavljanju vlage

Gubitci vode su stvarni

0lt ETalt ETp

39 Definicija potencijalne ET prema Thorntwaite-u

Potencijalna se evapotranspiracija događa pod pretpostavkom da količina vode za

isparivanje nije ograničena Pretpostavlja gubitke vode do kojih će doći ako niti u

jednom trenutku nema nedostataka vode u tlu neophodne za potrebe optimalnog

razvoja vegetacije

40 Nabrojite i opišite metode za određivanje isparavanja

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 21: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

1) Metoda vodne bilance zasniva se na primjeni zakona odrţavanja mase u

poznatom zatvorenom hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke

tečenja konzervativne mase kroz poznatu kontroliranu površinu

hA

mE e

2) Metoda toplotne bilance se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije

kojim je moguće ukupnu energiju sadrţanu u kontroliranom

volumenu zatvorenog hidrološkog sustava analizirati putem

izmjene energije kroz kontroliranu površinu

l

du

T

RRE

3) Metoda transporta zračnih masa se zasniva na proporcionalnosti isparavanja s

molekularnom (turbulentnom) difuzijom

E=c(eo-ea)

4) Kombinacija metoda toplotne bilance i transporta zračnih masa

41 Instrumenti i načini za mjerenje isparavanja

Mjerenje evaporacije se obavlja ispariteljima (evapometrima)

-isparitelj klase A sastoji se od metalne posude napunjene vodom

promjera 120 cm i dubine 25 cm mjeri se mikrometrom

-Picheov isparitelj smješten u meteorološki zaklon Sastoji se od

staklene cijevi dubine 30 cm Isparivanje se rovodi s papira

koji upija vodu a isparena voda se stalno nadoknađuje vodom iz

cijevi

-bazeni (veliki i mali)

Mjerenje transpiracije

-fitometar i potometar

ndash posude napunjene zemljom ilivodom u kojima se zgajaju biljke

i hermetički su zatvorene Određuje se preko gubitka u masi

Mjerenje evapotranspiracije

-lizimetar ndash veliki sanduk napunjen zemljom u kojem se uzgaja vegetacija

Određuje se na osnovi bilansne jednadţbe vodnih količina

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 22: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

-poljske parcele

42 Objasnite metodu vodne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja mase u poznatom zatvorenom

hidrološkom sustavu i Reynolds-ove postavke tečenja konzervativne mase kroz

poznatu kontroliranu površinu S obzirom da u prikazanom hidrološkom

zatvorenom ciklusu nema mogućnosti protjecanja mase vode kroz kontroliranu

površinu moţe se postaviti zakon odrţanja mase u obliku

emdt

dm em

dt

dV

em

dt

dhA )( emEA

hA

V

A

mE Ee

m=ρV V=Ah

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 23: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

43 Objasnite metodu toplotne bilance za određivanje isparivanja

Metoda se zasniva na primjeni zakona odrţanja energije kojim je moguće ukupnu

energiju zadrţanu u kontroliranom volumenu zatvorenog hidrološkog sustava

analizirati putem izmjene energije kroz kontroliranu površinu Enegetsko stanje

zatvorenog sustava opisano je promjenom ukupne energije u hidrološkom sustavu

ako postoji promjena tog stanja ona ukazuje na pojavu kondenzacije ili

isparavanja Količina energije sadrţana u sustavu se sastoji od

- unutrašnje specifične energije

- kinetičke energije mase vode

- potencijalne energije

RD ndash

Ru ndash sunčeva radijacija

RL ndash latantna toplina isparavanja

Prema Penmannu promjena topline

Ru-Ri=dQdt

Ru-RD- RL= dQdt=0 za zatvoreni sustav

RL=me TL

Me ndash masa vode utrošena na isparivanje

TL ndash količina potrošene topline

Ru-RD=me TL me=ρ E

Ru-RD= ρ E TL L

Du

T

RRE

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 24: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

44 Objasnite metodu transporta zračnih masa za određivanje

isparivanja

To je aerodinamička metoda zasniva se na proporcionalnosti isparavanja sa

molekularnom (turbulentnom) difuzijom Veličina evaporacije je određena

razlikom apsolutne vlaţnosti zraka u graničnom sloju površine vode gdje je u

pravilu prisutan tlak vodene pare i apsolutne vlaţnosti zraka neposredno iznad

površine vode Unutar danih uvjeta evaporacija je proporcionalna deficitu

vlaţnosti u vertikalnom sloju zraka iznad površine vode

Dalton E=c(eo-ea) c= 1125(1-0225w2)

45 Nabrojite sve matematičke modele za proračun isparavanja

1) Daltonov model

2) Dalton-Meyerov model

3) Thorntwaittova jednadţba

4) Blaney-Crieddleova jednadţba

5) Pennmanova jednadţba

6) Turc-Wundutova jednadţba

7) Hedkeova jednadţba

8) Lowry-Johnsonova jednadţba

9) Halkins-vehemeyer-Hendricksonova jednadţba

10) Hargreanesova jednadţba

46 Objasnite Dalton-Meyer model za proračun isparavanja

Koristi se za proračun mjesečno mogučeg isparavanja (mmmj) )()( 2max0 wfeekE

Emax ndash max tlak vodene pare

maxe

eR - stupanj zasićenosti zraka vodenom parom

)()1(2511 2max0 wfeRE

22 22501)( wwf - funkcija brzine vjetra

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 25: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

47 Objasnite model Thorntwaite

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj)

a

tpJ

tE )

10(16

t ndash višegodišnja mjesečna temperatura zraka (degC)

12

1i

jJ - godišnji index topline

500160 Ja - konstanta

5141)5

(t

j - mjesečni index topline

1230

0

DTEE tp D ndash broj dana u mjesecu

T ndash broj sati od izlaska do zalaska sunca

1230

DT - korekcijski koeficijent korigira zbog broja dana u mjesecu i

satnog trajanja dnevnog svijetla ovisno o geografskoj širini

Jednadţba je temeljena na eksponencijalnom odnosu između srednje mjesečne

temperature zraka i mjesečne moguće evapotranspiracije

48 Objasnite Blaney-Criddleov model

Koristi se za proračun mjesečne moguće evapotranspiracije (mmmj) ptf

f ndash mjesečni faktorpotrebe potrošnje vode (mjesečni konzumni faktor)

t ndash srednja mjesečna temperatura

p ndash mjesečni postotak dnevne svijetlosti od ukupnog godišnjeg zbroja ct kkk

k ndash mjesečni empirijski faktor potrebe potrošnje vode

(srednj mjesečni koeficijent)

kt = 00173t ndash 0314

kc ndash koeficijent ovisan ofazi razvoja

kfEm - mjesečna potreba potrošnje vode

n

i

kfE1

0 - potrošnja vode za ukupno vegetacijsko razdoblje

Jednadţba je temeljena na linearnom odnosu između mjesečne (sezonske)

moguće evapotranspiracije (konzumne potrebe) i srednje mjesečne temperature

zraka tipa usijeva i trajanja dnevne svijetlosti

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 26: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

49 Objasnite model Pennman

Koristi se za proračun dnevnog mogučeg isparavanja (mmd)

-najtočnija ali zahtjeva puno podataka

0EH

E EfEtp

f ndash faktor redukcije (06 ndash 08)

- psihrometrijska constanta

H ndash raspoloţiva toplotna energija u masi vode za evaporaciju bc RRH

Rc ndash direktna sunčeva radijacija

)()1(

D

nbarRR ac 10

D

n - relativno osunčanje

Ra ndash količina toplotne energije na vanjskom rubu atmosfere

r ndash albedo ab ndash konstante (a=018 b=055)

Rb ndash reflektirana radijacija od Zemlje

)(9010)090560(4

D

neTR ab e ndash tlak vodene pare

b

atg

)54050)((350 2max0 weeE

50 Što predstavlja proces otjecanja i vodni reţim nekog prostora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 27: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Otjecanje (Q) ndash predstavlja proces površinskog kretanja vode niz teren pod

nagibom Površinsko tečenje (otjecanje) vode je pod značajnim

utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena (u procesu

otjecanja sudjeluje samo onaj dio oborinske vode koji je preostao

nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije tj nakon procesa

evapotranspiracije)

Vodni reţim - predstavlja sveukupni dinamizam promjene kvantitativnih i

kvalitativnih osobina voda i dinamika njihovog odnosa s oborinom

Razlikujemo - upravljani vodni reţim (akumulacije)

- neupravljani vodni reţim (prirodni)

51 Nabrojite sve faktore koji utjecu na raspored i veličinu otjecanja

Oborinski faktori

- jačina i trajanje oborina

- pravac i brzina kretanja oborina

Morfološki faktori

- veličina pad i oblik sliva

- gustoća riječne mreţe

- reljef

Geološki faktori

- sastav terena i vrste stijena

- jačina upijanja i količina vlage

- razina podzemne vode

Biološki faktori

- vrsta vegetacije

- obraslost terena

Antropološki faktori

- umjetne akumulacije

- ostali zahvati u prirodi

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 28: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

52 Što je SLIV vodotoka i kako se određuje

SLIV vodotoka - je ograničeno oborinsko područje s kojeg se vodne količine

(od oborina i dr) slijevaju prema jednoj određenoj točki prijemnika koji

moţe biti u vidu rijeke potoka kanala i sl

- određuje se na temelju reljefa odnosno vododijeljnica

(razvodnica) koje dijele susjedne slivne površine Defniran je osobinama

kao što su veličina oblik pad sliva visinski odnosi u slivu gustoća riječne

mreţe karakteristike tla vegetacija i dr

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 29: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

53 Vrste vododijeljnica i kako se utvrđuju

Vododijeljnice (razvodnice) su linije koje omeđuju sliv odnosno dijele susjedne

slivne površine Razlikujemo TOPOGRAFSKU (orografsku) i HIDROLOŠKU

vododijeljnicu Ove se krivulje nikada u potpunosti ne podudaraju Utvrđuju se

prilikom određivanja veličine sliva što se postiţe POSTUPKOM

PLANIMETRIRANJA pomoću geodetskih karata pri čemu je bitno da su na tim

kartama ucrtane IZOHIPSE (krivulje koje spajaju točke istih nadmor visina)

- Topografska -gt je krivulja koja spaja točke s najvećom nadmorskom

visinom između dva sliva Često se koristi u praksi jer pojednostavljuje

daljnje analize sliva (POVRŠINSKA)

- Hidrološka -gt je krivulja koja definira granicu između 2 susjedne slivne

površine s kojih se vodne količine slijevaju jednim ili drugim slivom

Ovisi o geološkoj građi sliva i reţimu podzemnih tokova (PODZEMNA)

54 Čime se izraţava oblik sliva i kako utječe na veličinu otjecanja

Oblik sliva se najčešće karakterizira faktorom oblika sliva (Rf)

2f L

A R gdje su L -gt duljina glavnog vodotoka

A -gt površina sliva

- porastom veličine sliva vrijednost faktora (Rf) opada što znači da je kod većih

slivova izraţena tendencija da budu proporcionalno dulji od manjih

- o obliku sliva uvelike ovisi koncentracija površinskih voda i karakter njihovog

otjecanja te dimenzije oblik i uzduţni profil glavnog vodotoka

- prema GAVELIUSU vrijeme koncentracije sliva ovisi od oblika i pada sliva

GAVELIUS je definirao koef koncentriranosti (K)

A

V028 K

gdje su -gt V ndash volumen otjecajne vode (Q)

na promatranom slivu u vremenu (t)

-gt A ndash površina sliva

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 30: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

- vrijednost K=1 predstavlja kruţni oblik dok vrijednosti Kgt1 predstavljaju

izduţene oblike sliva Što je K bliţi 1 to će otjecanje biti veće (jer će oblik sliva

biti povoljniji za otjecanje) i kratkotrajnije (brţe) nego za veće vrijednosti koef

K Problem koji se javlja za K=1 je opasnost od poplave (voda se slijeva u glavni

vodotok u količinama koje premašuju njegov kapacitet)

55 Što je to gustoća riječne mreţe i od čega ovisi

Gustoća riječne mreţe definirana je izrzom

2k

1uu

uu kmkm L

A

1 D

gdje su u -gt red vodotoka

k -gt najviši vodotoka koji se pojavljuje na promatranom slivu red

Au -gt površina sliva vodotoka (km2)

Lu -gt duljina vodotoka (km)

- gustoća riječne mreţe prikazuje koliko km duljine vodotoka ima na jediničnom

kilometru (km2) Klasifikacija vodotoka prema njihovom redu provodi se od izvora

prema ušću na način

- za vodotok bez pritoka -gt u=1

- za vodotok s jednim ili više pritoka -gt u=2

- za vodotok koji nastaje od vodotoka 2 reda -gt u=3 itd

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 31: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

56 Definiraj vodostaj i opiši sve načine i instrumente za njegovo mjerenje

Vodostaj ndash predstavlja vertikalnu udaljenost trenutne razine i neke fiksne

razine vode (obično je to nulta kota na odgovarajućem mjernom

instrumentu (vodomjernoj letvi) koja je povezana s drţavnom geodetskom

izmjerom visina i izraţena u apsolutnim jedinicama metara nad morem)

Mjerenje vodostaja ndash razlikujemo mjerenja pojedinačnim očitavanjem

(nekontinuirana) i mjerenja s neprekidnim biljeţenjem (kontinuirana

mjerenja)

- Nekontinuirana mjerenja

a VODOMJERNA LETVA ndash moţe biti drvena čelična plastična ili lijevano-

ţeljezna Podjela duljine na vodomjernoj letvi je dvocentimetarska

Mjerenja se obavljaju očitavanjem vodostaja s točnošću od 1 cm

b STEPENASTI VODOMJER ndash za mjerenje se upotrebljava vodomjerna

letva koja se u slučaju kose obale postavlja na više mjesta

c KOSI VODOMJER ndash upotrebljava se kod kosih uređenih obala gdje je

poznat oštri kut letve prema horizontali

- Kontinuirana mjerenja

a AUTOMATSKI REGISTRATORI S PLOVKOM ndash

Uređaj sa satoji od plovka graduiranog uţeta sustava kolotura i

protuutega

Automatski registrator ndash LIMNIGRAF (moţe biti protočni i

bunarski)

Na uređaje je ugrađena i vodomjerna letva koja sluţi za kontrolu

točnosti mjerenja

b AUTOMATSKI PNEUMATSKI REGISTRATOR ndash

Sastoje se od boce s komprimiranim zrakom koji se preko

regulatora tlaka potiskuje kroz cijev potopljenu u vodu uslijed čega

u cijevi nastaje hidrostatski tlak koji se preko manometra

transformira u silu koja pokreće pisač Pisač neprekidnim grafičkim

zapisom biljeţi tlak ∆p

Preko izraza h=pρ∙g = (p1-∆p)ρ∙g moţemo izračunati vodostaj toka

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 32: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

c AUTOMATSKI REGISTRATORI SA SENZOROM ndash

Mjerenje se obavlja posredstvom poluvodiča ndash senzora kojime se

hidrostatički tlak transformira u električni signal Senzor je

postavljen na konstrukciju iznad vodotoka i sastavni je dio uređaja

koji stalno biljeţi kolebanje vodnog nivoa na papirnatoj traci

Mjerenje se moţe obavljati ultrazvukom ndash ultrazvučni mjerač

postavljen na dno vodotoka mjeri vrijeme od trenutka odašiljanja

ultrazvuka do njegovog povratka nakon što se on reflektira od

površine vodotoka potom podatke šalje softveru koji ih preračunava

u traţenu veličinu (vodostaj h) te preko pisača kontinuirano biljeţi

njegovo kolebanje grafičkim zapisom

57 Interpretacija i obrada izmjerenih vodostaja

- nakon analize obavljenih mjerenja vodostaja u nekom vremenskom periodu

dobiveni podaci se mogu interpretirati kao

1 EKSTREMNI VODOSTAJI

NNV ndash najniţi niski vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

VVV - vrlo visoki vodostaj (gleda se od kada mjerna stanica radi)

2 SREDNJI VODOSTAJ

SV ndash srednji mjesečni ili godišnji vodostaj -gt dobiva se aritmetičkom

sredinom srednjih vodostaja odnosnog razdoblja (srednji

mjesečni preko srednjih dnevnih a srednji godišnji preko

srednjih mjesečnih vodostaja)

3 NIVOGRAMI

Daju grafički prikaz promjene vodostaja h u nekom vremenu t

h=f(t)

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 33: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

58 Definirajte dubinu vode te opišite sve metode i instrumente za mjerenje

dubine

Dubina vode ndash je vertikalna udaljenost gornje površine (nivoa) vode od dna

vodotoka koja se mjeri u točno određenim točkama na referentnom nivou

Mjerenje dubine vode se moţe obavljati u pojedinim točkama ili neprekidnim

metodama mjerenja

- mjerenje u pojedinim točkama

HIDROMETRIJSKA METODA

1 SONDIRANJE ndash vrši se pomoću motki ili vodomjernih letvi koje mogu

biti s različitom podjelom duljine (podjela na 1 2 5 ili 10 cm)

2 ČELIČNO GRADUIRANO UŢE ndash uţe je izrađeno s utegom do 50 kg (što

ovisi o brzini vode) na kraju mjerenje se obavlja s mosta no ako ga nema

ili ako se radi o većim dubinama mjerenje se moţe obavljati iz plovila U

svakom slučaju potrebno je izvršiti korekcijsko smanjenje izmjerene

dubine zbog zanošenja uţeta koje je uzrokovano tečenjem vode Korekcija

se vrši prema izrazu

a1)-cos

1(-a-1 d

Čelično graduirano uţe

AKUSTIČNA METODA

1 EHOSONDER S KAZALJKOM ndash mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 34: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

- neprekidno mjerenje

AKUSTIČNI POSTUPAK

1 EHOSONDER S PISAČEM - mjerenje se vrši pomoću ultrazvučnih

signala koje eho-sonder odašilje te mjeri vrijeme povratka reflektiranog

signala od dna vodotoka i njegov pomak u odnosu na poloţaj s kojeg je

emitiran uz neprestano biljeţenje podataka putem pisača

HIDROSTATIČKI POSTUPAK

1 PIEZOMEMBRANA

2 PNEUMATSKI ˝BUBLER˝ - je uređaj koji sluţi za kontinuirano

registriranje dubine vodotoka a radi na principu detektiranja

hidrostatičkog tlaka

- oba ova uređaja obavljaju mjerenje s plovnog objekta pomoću sonde za

praćenje pada dna

59 Interpretacija i obrada izmjerenih dubina vode

- rezultati dobiveni nekim od kontinuiranih ili nekontinuiranih metoda mjerenja

interpretiraju se kroz tri grupe podataka

a PLANOVI (situacije) s izobatama (linije koje spajaju mjesta istih

dubina) ili sa izohipsama (linije koje spajaju mjesta istih dubina)

b UZDUŢNI PROFIL

c KARAKTERISTIČNI POPREČNI PROFILI ndash pomoću izmjerenih dubina

vode moţemo definirati poprečni presjek vodotoka koji koristimo u

daljnjim proračunima protoka brzine toka vode i dr

60 Što definira poznavanje brzine vode

Brzina vode ndash je brzina kojom masa vode protječe kroz poprečni presjek

Vodotoka

- brzina je kao svaki vektor definirana sa

- apsolutnom vrijednosti koja predstavlja njen iznos (brojčanu vrijednost)

- pravcem s obzirom na odabrani koordinatni sustav kojim je poloţen

vektor brzine

- smjerom koji odgovara smjeru tečenja vode a koji je okomit na poprečni

profil vodotoka

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 35: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

61 Opišite raspodjelu brzina vode i pulzaciju brzina vode u poprečnom

presjeku vodotoka

- brzina vode postoji u 3 smjera koja definiramo koordinatnim osima x y i z

- Brzina u smjeru osi x ndash vφ = const -

- Brzina u smjeru osi y -

- Brzina u smjeru osi z ndash postoje brzine ali su vrlo malih intenziteta pa ih zato

zanemarujemo -

Raspodjela brzine ndash brzina je na samom dnu te uz rub vodotoka (uz podlogu)

jednaka nuli zbog trenja između vode i podloge dok je najveća brzina vode

na sredini površine vodotoka Za raspodjelu brzina po površini između

sredine toka i njegovih rubova se pretpostavlja da je linearna

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 36: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Pulzacija brzine javlja se kod turbulentnog tečenja vode predstavlja stalnu

promjenu brzine samo po iznosu najizraţenija je pri dnu i uz rubove

vodotoka gdje je zbog većeg trenja veća i pulzacija brzine vode

62 Što su pulzacije brzine i od čega zavise

Pulzacija brzina vode - je učestala promjena iznosa brzina vode tj ona

predstavlja odstupanje brzin epo iznosu od srednje vrijednosti brzine za

određenu točku mjerenja Pulzacija se pojavljuje kod turbulentnog

tečenja Razlikujemo VREMENSKU i PROSTORNU pulzaciju brzina

Pulzacije brzina ovise o

- Porastu dubine vodotoka

- Hrapavosti dna i kosina vodotoka (trenje) koja ovisi o

vrsta tla

konfiguraciji terena i

obraslošću vegetacijom

- Brzini samog toka

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 37: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

63 Nabrojite sve metode i instrumente za mjerenje brzine vode

METODE

Kinematska

ndash vrši se mjerenje brzineplivajućeg tijela

Mehanička

- vrši se mjerenjem brzine potopljene elise

Hidraulička

- mjeri se brzinska visina

Elektromagnetska

- vrši se mjerenje induciranog napona

Ultrazvučna

- mjerenjem Dopplerovog efekta

INSTRUMENTI

Plovci

Potopljena elisa ndash

hidrometrijsko krilo

Pitotova cijev

Venturijev instrument

Digitalni mjerač

Topla ţica

UFS uređaj

ADCP uređaj

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 38: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

64 Objasnite mehanički postupak mjerenja hidrometrijskim krilom

Hidrometrijsko krilo se upotrebljava za mjerenje brzine vode u otvorenim

tokovima i cijevima

Svako krilo ima vlastitu krivulju baţdarenja koju definira proizvođač Krivulja se

dobiva u laboratorijskim uvjetima a oblikom je hiperbola male zakrivljenosti koja

se moţe aproksimirati pravcima

Mjerenje brzine krilom se bazira se na odnosu između brzine vode (v) i

specifičnog broja okretaja uronjenog propelera hidrometrijskog krila (n) Brzina se

mjeri u jednoj točki toka da se mjeri ukupan broj okretaja propelera (N) u vremenu

(t) te se iz tih podataka odredi specifičan broj okretaja propelera prema izrazu

n=Nt

na osnovu njega se iz krivulje baţdarenja očita srednja lokalna brzina vode u točki

mjerenja

Postupak se odvija tako da se hidrometrijsko krilo uroni u vodu pomoću uţeta s

utegom ili na vertikalnoj motki U krilu se nalazi mjerač koji mjeri broj okretaja

elise te podatke šalje kabelom do softvera na površini (obično je to nekakav most)

ili u plovilu koji ih biljeţi

Mjerenje se moţe provoditi na dva načina

1 iz čamca ili ţičare iznad vodotoka ndash pomoću uţeta s utegom

2 s mostića ili stojeći u plićem dijelu ndash sa vert motkom

Ako se pak brzina mjeri u cijevi pod tlakom krilo se postavlja na šipke pod pravim

kutem u odnosu na smjer toka

65 Što predstavlja tariranje hidrometrijskog krila i kako se provodi

Tariranje ndash predstavlja određivanje krivulje ovisnosti broja okretaja propelera

n (1s) o brzini vode v (ms)

- provodi se u laboratorijskim uvjetima na osnovi mjerenja broja okretaja

propelera u kompletnom rasponu brzina kretanja kolica koja se poznatom

jednolikom brzinom kreću nad kanalom ispunjenim vodom u stanju mirovanja i

na kojima je montirano hidrometrijsko krilo

- rezultati mjerenja daju hiperbolu vrlo male zakrivljenosti (zamjena

pravcima)

66 Objasnite mjerenje brzine vode pomoću plovaka

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 39: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

S obzirom na vrstu plovaka moţemo mjeriti

1 površinsku brzinu vode (površinskim plovcima)

2 brzinu vode na nekoj dubini ispod površine (dubinskim plovcima)

3 srednju brzinu vode do određene dubine (plovak-palica)

Princip mjerenja u otvorenom toku sastoji se od

bull mjerenje puta (s) kojeg plovak prijeđe u vremenu promatranja (t) - za

površinsku i dubinsku brzinu

bull mjerenje vremena (t) koje je potrebno da plovak prijeđe fiksiranu duljinu

(s) ndash kod mjerenja srednje brzine do određene dubine

Na osnovu tih podataka određuje se srednja vrijednost brzine vode u vodotoku

Zbog prisutnosti pulzacije brzine vode potrebno je pri mjerenju koristiti najmanje

3 plovka

67 Objasnite elektromagnetski postupak mjerenja brzine vode i kako se

primjenjuje

Eektromagnetski mjerači djeluju na principu Faradayevog zakona elektromagnetske

indukcije Koriste se za mjerenje brzine bilo koje vrste fluida a posebno su pogodni

za mjerenje vode koje prenose veće količine suspenzija kao što su otpadne vode u

kanalizacijskim sustavima

Princip rada EM-mjerača se zasniva na električnom vodiču (električno vodljiva

tekućina - voda) koji protječe vodotokom te svojim gibanjem u magnetskom polju

inducira električni napon Digitalna tehnologija omogućava memoriranje promjene

tog induciranog napona u realnom vremenu koji je proporcionalan brzini gibanja

vode na mjerenom mjestu

Magnetno polje proizvodi se zavojnicom u senzoru a inducirani napon se mjeri

parom elektroda također smještenim u senzoru elektromagnetskog mjerača Ti

podaci se prenose do centralne memorijske jedinice

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 40: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

68 Objasnite ultrazvučni postupak mjerenja brzine vode ADCP mjeračima

Osnovna primjena ADCP kao pokretnih mjerača je izmjera brzinskog polja u

poprečnom presjeku vodotoka i to sa jednim pokretnim uređajem na osnovi

ultrazvuka Prikladni oscilator pretvarač (transduktor) kao izvor ultrazvuka

upućuje zvučni udarac kroz vodu (ping) visoke frekvencije ( gt30 kHz) Odaslani

ultrazvuk reflektira se od lebdećih čestica suspenzije u vodi koje imaju isti smjer i

brzinu kao masa vode Dio energije koji se pritom vraća na izvor (transduktor)

mjeri se piezoelektričnim transduktorom koji djeluje kao izvor i kao prijemnik

ultrazvuka Razlika emitirane i primljene energije na transduktoru određuje se kao

promjena frekvencije ultrazvuka tzv Dopplerov pomak Mjerenjem Dopplerovog

pomaka moguće je u svakoj prilici izračunati relativnu brzinu protjecanja vode kroz

odabrani profil u odnosu na izvor ultrazvuka

Najznačajnija prednost ultrazvučnih pred klasičnim mehaničkim mjeračima je u

višestruko brţem postupku mjerenja kontinuirano vremenski neprekinutom

mjerenju i mogućnosti trodimenzionalne analize vektora brzina u mjernom profilu

69 Definirajte protoku vode i metode njenog određivanja

Protok (Q) ndash je količina vode prikazane volumenom (m3) koja protječe kroz

poprečni presjek (profil) vodotoka ili cijevi u jedinici vremena (sec) Ovisna

je o količini oborina i površinskom slivu

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 41: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Metode određivanja protoke

- Neposredne ili volumenske metode ndash

a Milneova posuda ndash sastoji se od dvije spojene posudice i

pričvrščene na osovinu pa izgledaju kao klackalica Ispod

klackalice se nalazi posuda koja skuplja vodu iz gornjih

posudica što se izmjenično pune i prazne Mjerenje se

sastoji u tome da posebni mehanizam mjeri impulse

praţnjenja vode iz posudica na klackalici Q=Vt

b Danaida ndash posuda za mjerenje protoke (eliminira utjecaj pulzacije)

- Posredne metode (kod otvorenih vodotoka) ndash

a metode površina-brzina

- grafička metoda

- grafoanalitička metoda

- analitička metoda

b metoda izotaha

c metoda mjerenja brzine plovcima

d kemijska metoda

- trenutni postupak

- postupak doziranja

e hidraulička metoda

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 42: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

70 Objasnite metode površina-brzina za određivanje protoke vode otvorenog

vodotoka

Razlikujemo tri postupka određivanja protoke metodom površina-brzina

- grafički postupak

- grafoanalitički postupak

- analitički postupak

a GRAFIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok pomoću

procijenjene srednje vrijednosti brzine toka

Vrše se mjerenja brzine na više točaka po površini toka te u tri

karakteristične točke po dubini toka (obično su to točke na 10cm ispod

površine zatim na 60 dubine toka promatrano od površine i na 20-25cm od

dna vodotoka) Izmjerene podatke prikazujemo dijagramom tako da s donje

strane apscise ucrtavamo izmjereni poprečni profil vodotoka (hi) a s gornje

profil brzina (vi) Zatim se u dijagramu procijeni pravokutnik (pravac) koji će

predstavljati koji će predstavljati srednju brzinu (vsr) vode u toku Umnoškom

srednje brzine i površine poprečnog profila vodotoka (odredi se iz dijagrama)

dobivamo ukupnu protoku Q=A∙vsr

Grafički postupak je najjednostavniji ali dosta neprecizan

b GRAFOANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom određuje ukupni protok

sumom parcijalnih protoka (Qi)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram Ovim postupkom cijelokupnu

površinu poprečnog profila dijelimo na vertikalne segmente (Ai) Zatim

određujemosrednje brzine (vi) na rubovima svakog segmenta (Ai) te pomoću

njih određujemo srednje brzine svakog pojedinog segmenta prema izrazu

vi=05∙(vi-1+vi) Na temelju tako dobivenih srednjih brzina računaju se

parcijalni protoci Qi=vi∙Ai

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 43: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Ukupni protok dobiva se sumiranjem parcijalnih protoka

n

iiuk QQ

1

c ANALITIČKI POSTUPAK - ovim se postupkom ukupni protok određuje

sumom parcijalnih protoka (Qn)

Također se prethodno izmjerene vrijednosti dubina vode i brzina u

odgovarajućim točkama ucrtavaju u dijagram

Razlikujemo izračun brzina

- za 3 točke [vn=03∙vp+05∙v60+02∙vd] i

- za 5 točaka [vn=01(vp+3∙v20+3∙v60+2∙v80+vd)] Cijelokupnu površinu poprečnog profila također podijelimo na vertikalne

segmente (Ai) te za svaki segment računamo elementarne protoke koji su

jednaki umnošku odgovarajuće brzine i dubine na promatranom segmentu

poprečnog presjeka vodotoka qn=vn∙hn Nanosimo ih na gornji dio dijagrama

Zatim računamo srednje elementarne protoke (qsr) prema izrazu

qsr=05∙(qn-1+qn) te ih također ucrtavamo u gornjem dijelu dijagrama

Protoke po pojedinim segmentima dobivamo umnoškom srednjeg elementarnog

protoka (qsr) i širine promatranog segmenta (bn) Qn=qsr∙bn

n

nuk QQ

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 44: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

71 Metoda izotaha i tahigrafska krivulja

Izotahe ndash su krivulje koje povezuju točke istih brzina

- Metoda izotaha se sastoji u određivanju protočnih zona (Ai) u profilu vodotoka

omeđenih izotahama - krivuljma koje prikazuju točke profila s jednakim brzinama

toka Vrše se mjerenja brzina u više točaka po širini i dubini vodotoka Dobiveni

rezultati brzina se ucrtavaju u dijagram s gornje strane apscise dok se s donje

ucrta poprečni profil vodotoka Zatim se na osnovu gornjeg dijagrama brzina te

rezultata dobivenih mjerenjem brzina po dubini u profil mogu ucrtati izotahe

Potom se pomoću tahiografske krivulje određuju se površine zona (Ai) Protok se

dobiva sumom parcijalnih protoka koji se pak određuju pomoću integrala preko

brzine dvAQ ii

Tahigrafska krivulja ndash je krivulja odnosa izmjerenih brzina vi i dobivenih površina

Ai

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 45: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

72 Objasnite metodu određivanja protoke vode kod velikih vodotoka pomoću

plovaka

Metoda određivanja protoke plovcima vrši se tako da grupu plovaka puštamo niz

vodotok u proizvoljno odabranom poprečnom profilu (ulazni profil) i mjerimo

vrijeme koje im je potrebno da prijeđu unaprijed određeni dio duljine puta L

Točnije mjeri se vrijeme koje im je potrebno da stignu do srednjeg mjernog

profila (na polovici puta L) gdje se odredi srednja brzina (vsp)grupe plovaka na

površini vodotoka Zatim se pomoću nje određuje protoka vode koju nazivamo

fiktivnom iz razloga što ona ne pokazuje stvarnu vrijednost protoke vode u

vodotoku Stvarnu vrijednost protoke dobivamo umanjivanjem fiktivne protoke Qf

sa korekcijskim koef k Q=k∙Qf Korekcijski koef dobivamo eksprimentalnim

mjerenjima plovcima ili hidrometrijskim krilom

U grupi pilota mora biti više od 3 plovka a što je veći vodotok bolje je koristiti više

plovaka jer ćemo na taj način dobiti preciznije rezultate mjerenja

73 Objasnite kemijske metode za određivanje protoke vode u vodotoku

Kemijske metode se koriste za mjerenje bujičnih tokova tokova s kaskadama i

vrtlozima gdje je izraţena turbulencija vode Razlikujemo trenutni postupak i

postupak doziranja

Trenutni postupak mjerenja ndash na ulaznom se mjestu protoke ubacuju traseri ili

obiljeţavači (kemijski indikator ili flourescentne tvari poznate rastopine (co)

koji se brzo rastapaju i rasprše po cijelom volumenu te vode

Zatim se na udaljenosti L u bilo kojoj točki poprečnog profila uzima uzorak

tako obiljeţene vode U tom se uzorku određuje koncentracija rastopine (C)

Uzorci se za potrebe određivanja protoke uzimaju u vrlo gustom razdoblju

cdtC Q=AC

srhBcc

L2670010

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 46: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Postupak doziranja ndash provodi se kao i trenutni samo sa kontinuiranim upuštanjem

obiljeţavača zbog čega se promatra koncentracija rastopine u mjernom

profilu tijekom vremena (od t0 do tn)

sr

o

cCQ

Q

n

cc n

sr

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 47: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

74 Prikaţite hidrauličke metode određivanja protoke vode u kanalima i

vodotocima

Hidrauličke metode ndash predstavljaju posredno mjerenje protoka kod kojih postoji

funkcijska veza između protoka i razine vode

Metode preljeva

- oštrobridni preljevi ndash

- s obzirom na oblik poprečnog presjeka preljeva oštrobridni preljevi mogu

biti

trapezni

HbgHKHQ p 5215

221

pravokutni

21

23

2gHHbKQ p

trokutasti

21

215

8 2 gHHKQ

- nepotopljeni preljevi sa širokim pragom ndash nema akumuliranja nanosa idealni

su za mjerenja malih prirodnih tokova

23

2gDbmQ

D=P1+H0

H0=H+v22g

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 48: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

- Venturijev kanali ndash

21

22 HgAQ

75 Što predstavlja specifično otjecanje i kako se određuje

Specifično otjecanje (q) predstavlja odnos protoke i površine s koje je ta voda

otekla

2km

ls

A

Qq

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 49: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

76 Što je Coriolisov koeficjent i kako se određuje

Coriolisov koeficjent ili koef kinetičke energije ndash pokazuje odnos stvarne

kinetičke energije mase vode koja proteče kroz protjecajnu površinu u jednoj

sekundi prema kinetičkoj energiji određenoj iz uvjeta da su brzine u svim

točkama protjecajne površine jednake srednjoj brzini

Coriolisov se koef se određuje pomoću matematičkog izraza

1 Av

dAv

3A

3

77 Što je protočna (konsumpcijska) krivulja njezini matematički oblici i

metode određivanja

Krivulja protoka definira ovisnost između protoka (Q) i vodostaja (h) tj vrijedi

Q=f(h) Odnos protoka i vodostaja je sloţen i nejednoznačjan što je posljedica

neustaljenosti tečenja vode promjenjive hrapavosti (obraslosti) korita

nestabilnosti obala i dna korita itd

- ovaj se odnos definira iz razloga što je mjerenje vodostaja svakodnevan posao

dok se protok na nekom profilu mjeri nekoliko puta godišnje (5 do 10)

Tako se omogućuje određivanje vodostaja (h) iz poznatog (izmjerenog) protoka

(Q) a pomoću protočne krivulje Q=f(h)

- krivulja protoka se mora eksperimentalno definirati na osnovu serije

istovremenog mjerenja protoke i vodostaja Ovisnost vodostaja i protoke moţe

se prikazati na tri načina - grafički (krivuljom protoka)

- tablično

- analitički (matematičkim izrazom)

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 50: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

- najčešću primjenu u praksi ima analitički izraz protočne krivulje zbog svoje

praktičnosti Tri su uobičajena matem modela u praksi

1 kvadratna parabola - Q=a+b∙h+c∙h2

2 polinom - Q=a∙(h+h0)b

3 eksponencijalna funkcija - Q=a∙ebh

- parametri a b i c se definiraju metodom najmanjih kvadrata dok je h0

konstanta koja predstavlja razliku visine između nulte točke vodomjera i dna

profila

78 Grafički način određivanja parametara protočne krivulje eksponencijalnog

oblika

U prirodi se javljaju hidrološke pojave koje omogućuju istovremeno

promatranje i definiranje dvaju ili više obiljeţja karakterističnih za tu pojavu

Između tih obiljeţja postoji međusobna povezanost (tj znači da se promjena

jednog obiljeţja (X) odraţava na drugom (Y))

Grafički se mogu predočiti tri karakteristična slučaja

a promatrana obiljeţja X i Y neke hidrološke pojave vezana su strogom

funkcionalnom vezom (vrlo je malo ovakvih obiljeţja u hidrologiji)

b ne postoji nikakva veza među promatranim obiljeţjima X i Y hidr pojave

c promatrana obiljeţja nisu povezana funkcionalnom vezom ali nisu ni

međusobno

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 51: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

neovisna jer dijagram rasipanja (vidljivo na dijagramu) pokazuje da većim

vrijednostima varijable X pripadaju i veće vrijednosti varijable Y

Takva veza među hidrološkim varijablama se naziva slučajna ili stohastička

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 52: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Grafičko određivanje protočne krivulje svodi se na izvlačenje teţišnica između

dovoljnog broja točaka (broj izmjerenih protoka pri različitim vodostajima) ako

njovo rasipanje nije preveliko Takva se krivulja moţe prihvatiti ako su mjerenja

obuhvatila cijelu amplituda vodostaja ndash od najniţeg do najvišeg zabiljeţenog

vodostaja

Rasipavanje vodomjerenja oko protočne krivulje (teţišnica između točaka)

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 53: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

79 Što predstavlja ˝oblik petlje˝ na protočnoj krivulji i kako se rješava

Pri otjecanju vode u prirodnim uvjetima je redovito izaţena nestacionarnost što

je glavni razlog nastajanja petlje na protočnoj krivulji Postojanje petlje

izraţeno je za vrijeme velikih voda i vodnih valova

Do formiranja petlje na dijagramu Q-h dolazi jer su u periodu nailaska velikih

vodnih valova padovi vodnog lica za protoke u porastu veći (a time je i protok

veći) a za protoke u opadanju manji (i protok je manji) što znači da će se kod

jednog te istog vodostaja u razdoblju porasta vodnog vala javljati veći protok

nego u razdoblju njegova opadanja Unutar petlje moţe nastati neograničeno

mnogo protjecanja pa je potrebno odrediti teţišnicu sustava tih petlji tj

protočnu krivulju Q=f(H)

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 54: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

80 Objasnite ekstrapolaciju protočne krivulje po metodi Stevensa

Ekstrapolacija protočne krivulje je postupak određivanja protočne krivulje u

području u kojem nema protoka izmjerenih u ovisnosti o vodostaju uglavnom se

radi za velike vode a po potrebi i za male vode

Veličina ekstrapolacije ne smije biti prevelika obično ona ne prelazi iznad 20

vrijednosti najvećegnajmanjeg izmjerenog protoka

Stevensova metoda ekstrapolacije koristi se kod visokih vodostaja Uz

određena pojednostavljenja protok kroz profil vodotoka dan je izrazom

Q=Ak srH

gdje su gt Hsr ndash srednja profilska dubina RO

AHsr

gt k ndash konstanta za široka i duboka korita k=C I

gt C ndash Chezy-jev koeficjent

gt R ndash hidraulički radijus

gt I ndash pad dna korita

Postupak se provodi grafički Nakon definiranja zakonitosti Q=f(Ak srH ) i

Ak srH =f(Hsr) za odgovarajuće vrijednosti Hsr A i Q od najvišeg vodostaja s

izmjerenim protokom zakonitost Q=f(A srH ) produlji po pravcu koji određuju

točke (A srH Q) Zatim se za nekoliko vrijednosti između najvišega vodostaja s

izmjerenim protokom Hmax i najvišeg zabiljeţenog vodostaja VVV izračuna

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 55: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

krivulja AksrH = f(Hsr) a potom i nacrta Na kraju se za različite vodostaje H gt

Hmax grafički preko krivulje Ak srH = f(Hsr) i pravca Q=f(A srH ) produlji

protočna krivulja u područje visokih vodostaja

81 Nacrtajte hidrogram i objasnite kako se dobiva te što predstavlja

Hidrogram je grafički prikaz promjene protoka (Q) u vremenu (t) tj vrijedi

Q=f(t)

Oblik hidrograma ima svoj tipičan uzorak koji se moţe promatrati u tri dijela

1 razdoblje povećanja protoka

2 razdoblje vršnog dijela

3 razdoblje opadanja protoka

- hidrogram u razdoblju porasta počinje u točki početka površinskog otjecanja

(B) i traje do točke infleksije na kraku porasta (C)

- razdoblje vršnog dijela sadrţi dio krivulje hidrograma između točaka infleksije

na kraku porasta (C) i kraku opadanja (E) U tjemenu krivulje hidrograma (D) je

vršni protok tj tjeme krivulje hidrograma predstavlja trenutak u kojem cijeli

bazen sudjeluje u formiranju dotjecanja a taj trenutak definira vrijeme

koncentracije (sabiranja) sliva (tc)

- razdoblje opadanja sadrţi preostali dio od točke (E) do točke završetka

površinskog otjecanja (F)

Dio krivulje dijagrama od A do B predstavlja hidrogram efluentnog otjecanja a

dio od F do G je hidrogram otjecanja nakon prestanka površinskog otjecanja

Za konstruiranje hidrograma koriste se podaci iz hidroloških godišnjaka u

kojima su definirani podaci o vodostajima i protocima za određene hidrološke

stanice i vodotoke Koristeći se tim podacima na apscisu nanosimo vremensko

razdoblje (t) za koje ţelimo izraditi hidrogram dok na ordinatu nanosimo

odgovarajuće vrijednosti protoka Q

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 56: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Hidrogram se u nekim slučajevima moţe i aproksimirati trokutom ili

trapezom ali tada moraju vrijediti pretpostavka -gt oborine konstantne jačine (i) i

trajanja (t0) koja padne na pravilnu glatku i nepropusnu površinu (što znači da

nema upijanja)

82 Što predstavlja koef otjecanja kako se proračunava te od čega zavisi

Koeficjent otjecanja (c) je odnos efektivnih oborina (He) i brutto oborina (Hb)

tj vrijedi

b

e

HH

c

A moţe se prikazati i kao odnos volumena otjecanja i volumena oborina palih na

neku površinu Određivanje koef otjecanja predstavlja jedan od najsloţenijih

problema u hidrologiji jer sadrţava mnogo čimbenika koji utječu na veličinu

otjecanja u slivu Najčešće se kreće u granicama od 02 do 08 a ovisi o

nepropusnosti tla u slivu zasićenosti tla vodom vegetaciji vrsti obliku i veličini

slivne površine trajanju i jačini oborina i dr

Koef otjecanja potrebno je definirati

1 za dio slivnog područja neke rijeke

2 za pojedine urbane sredine (npr nekog grada i sl)

83 Objasnite analitičko rješavanje korelativne veze među hidrološkim

varijablama (metoda najmanjih kvadrata) za proračun protočne krivulje

Analitički se protočna krivulja moţe definirati najčešće za dva oblika

1 ANALITIČKI OBLIK ndash kvadratna parabola

- pretpostavi se da je protok funkcija vodostaja i parametara a b c n

Q= f (H a b c n)

- njenim razvijanjem u red slijedi

Q= a+ bH+ cH2+ dH3++ nHm

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 57: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

- zbog svojih vrlo malih vrijednosti svi članovi iza trećeg člana se

zanemaruju pa prvi oblik protočne krivulje glasi

Q= a+ bH+ cH2

Postupak određivanja Σ(H-Hi)

2=gtminimum I

H1 -gt Q1 H2 -gt Q2 Hn -gt Qn

- Iz parcijalne derivacije izraza I po parametrima dobivamo

0c

HH

0b

HH

0a

HH

2i

2i

2i

IV_______QHHcHbHa

III_______QHHcHbHa

II_____________QHcHban

i24

i3i

2

ii3i

2ii

i2ii

ii

- iz II III i IV dobivamo vrijednosti parametara a b i c (npr

Q=024+12H-034H2) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

2 ANALITIČKI OBLIK ndash eksponencijalni oblik krivulje (y=axb)

- pretpostavi se oblik Q=aVb gdje su V ndash dubina vode a i b ndash parametri

- ovisno o poloţaju nule vodomjera razlikujemo 3 karakteristična slučaja

a) ako se nula vodomjera poklapa s dubinom vode protočna krivulja će imati oblik

Q=aHb

b) ako se nula vodomjera nalazi ispod dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H-B)b

a) ako se nula vodomjera nalazi iznad dubine vode protočna krivulja će imati

oblik

Q=a(H+B)b

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 58: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

- Kod vodotoka s promijenjivim presjekom

Postupak određivanja Q=A(HplusmnB)γ log ako je B=0 =gt Q=AHγ

logQ=logA+γlog(HplusmnB)

za (HplusmnB)=1 =gt logQ=logA jer je log(HplusmnB)=log1=0

0x

0A

x

2

2

xx2xx

xx

iiii

ii

QHHAlogH

QHAlogn

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 59: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

- ako uvedemo da je x=log(HplusmnB) i y=logQ =gt

II_______________yxxAlogx

I____________________yxAlogn2

- Iz jednadţbi I i II moţemo odrediti parametre A i γ (iz logA =gt A)

(npr Q= 124(H-B)121) Uvrstimo li zatim poznate vrijednosti vodostaja H1 H2

Hn moţemo izračunati pojedinačne protoke Q1 Q2 Qn

Za analitičko određivanje nepoznatih parametara a b i c protočne krivulje

oblika Q=f(H) na osnovu izmjerenih podataka H i Q najčešće se koristi metoda

najmanjih kvadrata na način da se prvo odabere povoljniji oblik krivulje

(prednost ima ona koja se bolje prilagođava izmjerenim podacima) a potom se

određuju parametri pri čemu mora biti Σ(Q-Qi)2=minimum

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 60: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

84 Što je parametarska hidrologija i koje metode koristi

Pod pojmom parametarska hidrologija podrazumijeva se način analize

hidroloških procesa u kojemu se upotrebljava deterministički pristup istraţivanja

hidroloških sustava uz korištenje različitih parametara Naziva se još i određena

iskustvena deterministička analitička ili dinamička hidrologija Koristi metodu

jediničnog dijagrama metodu izokrona racionalnu metodu i sl

85 Objasnite racionalnu metodu i njezinu primjenu

Racionalna metoda koristi se isključivo za proračun maksimalnog otjecanja

zadanog povratnog razdoblja na urbanim i drugim manjim slivovima

Kod primjene racionalne metode treba biti ispunjen uvjet da je vrijeme

površinskog sabiranja (tsl) manje od vremena sabiranja u vodotocima (tv) tj da

vrijedi tsl gt tv

jer ova metoda ne obuhvaća efekt retardacije zbog akumuliranja vode na površini

sliva i pretpostavlja nepromijenjenu jačinu oborina na čitavom slivu Povećanjem

slivne površine primjena pretpostavka konstantnosti oborina postaje oteţana

Racionalnom metodom se moţe odrediti samo vršna vrijednost hidrograma

ali

ne i hidrograma u cijelosti što ograničava njezinu primjenu i čini je

neupotrebljivom kod dimenzioniranja hidrotehničkih objekata kada su potrebni

podaci o volumenu vode i trajanju poplavnog vala (što je moguće odrediti samo uz

pomoć kompletnog hidrograma)

Racionalna metoda daje maksimalni protok (Qmax (s-1)) određenog

povratnog

razdoblja (PR ndash u godinama) koji se formira na nekom slivnom području prema

izrazu

Qmax=i(t0PR)∙A∙c

- gdje su

i(t0PR) - prosječna jačina oborina u funkciji trajanja oborina i povratnog

razdoblja

A - površina sliva

c - koeficjent otjecanja

- kako se apsolutni vršni protok na hidrogramu javlja u trenutku kada u otjecaju

sudjeluje ukupna slivna površina tj vrijedi t0=tc za maksimalni protok dobivamo

izraz Qmax=i(tcPR)∙A∙c

86 Što je vrijeme koncentracije sliva i kako se određuje

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 61: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Vrijeme koncentracije (sabiranja) sliva (tc) je vrijeme koje je potrebno da

elementaran efektivni volumen vode s najudaljenije točke sliva dospije do mjesta

opaţanja protoka u vodotoku Mjeri se u satima (h)

U hidrološkim se analizama ukupno vrijeme sabiranja (tc) dijeli na dva dijela

1 vrijeme površinskog sabiranja (tsl)

2 vrijeme sabiranja u vodotocima niţeg i višeg reda (tv)

Vrjedi jednakost tsl+tv=tc

Vrijeme površinskog sabiranja je vrijeme koje je potrebno da elementaran

volumen

vode iz neke točke (A - najudaljenije) sliva dospije do točke koju

smatramo početkom vodotoka (B)

Vrijeme tečenja vodotokom je vrijeme tečenja vode od početka vodotoka (B) do

točke izlaznog profila (C)

Vrijeme tečenja općenito predstavlja odnos puta i brzine od kojih nam je put

poznat (odredi se mjerenjem) pa se određivanje vremena tečenja svodi na

određivanje srednje brzine tečenja Vrijeme površinskog tečenja dobivamo

pomoću poluempirijskih izraza hidrauličkog karaktera dok se vrijeme tečenja u

vodotocima moţe jednostavnije izračunati nekom od hidrauličkih metoda

Najjednostavniji hidraulički postupak određivanja vremena sabiranja sliva (tc)

polazi od pretpostavke sa vrijedi izraz

v

L

36

10tc

gdje su L ndash duljina glavnog vodotoka od vododjeljnice sliva do izlaznog profila

v ndash srednja brzina vode u vodotoku

ovaj je izraz najgrublji način za određivanje vremena koncentracije sliva i

uglavnom se koristi kada nema drugog načina

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 62: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

87 Objasnite metodu izokrona i način njezine primjene

Metoda izokrona temelji se na izokronalnim kartama sliva a koristi se za

proračun dotjecanja (Qtc) nakon vremena koncentracije sliva u slučaju kada je

intenzitet oborina (i) veći od intenziteta infiltracije (f) tj za igtf

Postupak se obavlja za određeno područje sliva koje je podijeljeno zamišljenim

linijama tzv izokronama a koje povezuju točke u prostoru između kojih je

jednako vrijeme putovanja elementarnog volumena vode Karta sliva s takvim

grafičkim prikazom naziva se izokronalna karta sliva

Postupak određivanja hidrograma površinskog otjecanja metodom izokrona

provodi se na način

Najprije se na promatranom slivu konstruiraju izokrone (linije) Vrijeme

otjecanja vode od jedne do druge izokrone je Δt dok ukupno vrijeme otjecanja

od najudaljenije izokrone do izlaznog profila odgovara vremenu koncentracije

sliva Tc

Nakon toga se konstruira hijetogram efektivne kiše konstantnih

intenziteta u vremenima Δt Temeljna je protpostavka da je na cijeli sliv pala kiša

i da su intenziteti efektivne kiše i1 i2 itk u vremenskim razmacima Δt

Trajanje efektivne kiše Tk je Tk=k Δt=Tc

Ispod hijetograma se u dijagram vrijeme površina nanesu površine sliva

između pojedinih izokrona a1 a2 atc Površine između izokrona se nanose u

razmacima Δt a vrijeme za sve površine a1 do atc jednsko je vremenu konc

sliva

Tada se pristupa izradi hidrograma otjecanja redoslijedom

- U prvoj jedinici vremena Δt do izlaznog profila dolazi voda s površine a1 uslijed

efektivne kiše intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena Δt Q1=a1i1

- Tako na kraju druge vremenske jedinice (2Δt) do izlaznog profila dolazi voda s

površine a1 na koju je pala kiša intenziteta i2 te voda s površine a1 na koju je u

prvoj jedinici vremena Δt pala kiša intenziteta i1 pa je protok na kraju vremena

2Δt

Q2=a1i2+a2i1

- Nadalje imamo za protok nakon treće jedinice vremena (3Δt)

Q3=a1i3+a2i2+a3i1

- Protok u i-tom trenutku glasi

ik

1kk1ki

ik

1k1kiki aiaiQ

Vremenska baza hidrograma povr otjecanja (ukupno trajanje otjecanja) je

Tb=Tc+Tk-Δt

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 63: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Poloţaj izokronalnih linija u prostoru nije konstantan već se mijenja zbog

varijabilnih vrijednosti kišnih intenziteta i infiltracije što znatno oteţava

proračun metodom izokrona

88 Što je jedinični hidrogram kako se određuje i čemu sluţi

Jedinični hidrogram sliva je hidrogram direktnog otjecanja nastao od

jedinične efektivne oborine [He =1 (mm)] koja je ravnomjerno pala na cijelu

slivnu površinu konstantnom jačinom (i) tokom zadanog vremenskog intervala (T)

Vremenski interval (T) ili jedinično trajanje oborine se odabire po ţelji ovisno o

veličini promatranog sliva Obično je to u granicama 5 min lt T lt 24 h

Definiranje jediničnog hidrograma svodi se na transformaciju efektivne

oborine u hidrogram direktnog otjecanja

Temeljna pretpostavka teorije jediničnog hidrograma je linearnost i

ustaljenost sustava zbog čega vrijede načela proporcionalnosti i superpozicije iz

kojih proizlazi da

- a ndash pljuskovi istog trajanja daju hidrogram s istom vremenskom bazom Tb

neovisno o kišnom intenzitetu (i)

- b ndash ordinate kiše (He) proporcionalne su za pljuskove istog trajanja (t0)

- c ndash oblik hidrograma je neovisan od prethodnih ili budućih kiša

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 64: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Da bi se iz jediničnog hidrograma mogao dobiti stvarni hidrogram otjecanja

pretpostavi se da se sliv ponaša kao stacionaran i linearan sustav te za njega

vrijede principi superpozicije i proporcionalnosti

Na osnovi nivograma moţe se odrediti jedinični hidrogram i to na način

1 konstruira se opaţeni hidrogram

2 odvoje se bazno i površinsko otjecanje

3 odredi se vremenska baza hidrograma Tb

4 izračuna se volumen baznog otjecanja Vb

5 izračuna se efektivna kiša A

VP de (mm)

6 izračunaju se ordinate jediničnog dijagrama

eP

)t(Q)tT(u odnosno

e

ii P

Qu

mm

sm3

Ukoliko nivogrami nisu na raspolaganju jer nisu obavljena neka opaţanja

hidrogram se moţe konstruirati logičnom interpolacijom

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 65: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

89 Objasnite razliku između baznog i direktnog otjecanja

Bazno i direktno otjecanje zajedno predstavljaju ukupno otjecanje s

promatranog slivnog područja

Razlika između baznog i direktnog otjecanja očituje se u brzini otjecanja

te

u poloţaju otjecajne vode u odnosu na površinu sliva Tako direktnim otjecanjem

smatramo brzo otjecanje tj otjecanje koje se odvija na vanjskoj površini sliva te

u gornjem potpovšinskom sloju dok se baznim otjecanjem smatra sporo otjecanje

tj ono otjecanje koje se odvija u podzemlju te u donjem potpovršinskom sloju

DIREKTNO - površinsko i brzo potpovršinsko otjecanje

BAZNO - sporo potpovršinsko i podzemno otjecanje

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 66: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

90 Što je stohastička veza među hidrološkim varijablama

Stohastička veza = slučajna veza (tokom vremena mijenjaju svoje stanje

na slučajan način ne postoji mogućnost da se predvidi ili odredi neka točna

vrijednost u određenom vremenskom intervalu)

Stohastička hidrologija (poznata i kao statistička hidrologija ili

hidrologija slučajnih procesa) svojom primjenom omogućuje da se hidrološki

procesi i pojave opisuju i analiziraju metodama teorije vjerojatnosti i

matematičke statistike

Povezanost ili korelacija ndash je odnos ili međuovisnost dviju mjerljivih varijabli

91 Nabrojite teorijske funkcije raspodjele primijenjene u hidrologiji

Teorijske funkcije raspodjele koje se primjenjuju u hidrologiji moţemo podijeliti

na diskretne i kontinuirane raspodjele

DISKRETNE funkcije razdiobe

- binomna

- Poissonova

KONTINUIRANE funkcije razdiobe

- Gaussova ili normalna

- logaritamsko-normalna

- Galtonova

- Gumbeltova

- Goodrichova

- Gibrat-Gaussova

- gama razdioba

- Maxwellova

- Pearsonova

92 Na koji način formiramo uzorak povijesnih mjerenja za proračun

vjerojatnosti

Ne nađem nigdje ništa što bi se moglo nazvati odgovorom na ovo pitanje

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 67: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

93 Što predstavlja krivulja učestalosti i krivulja trajanja vodostaja te kako

se dobiva

Krivulja trajanja vodostaja je grafički prikaz ukupne učestalosti (kumulativne

frekvencije) vodostaja na mjernom profilu vodotoka Ona pokazuje koliko je

trajao neki vodostaj

Krivulja učestalosti je grafički prikaz učestalosti određenog vodostaja u nekom

razdoblju na mjernom profilu vodotoka

Konstrukcija ovih krivulja zahtijeva provođenje numeričke obrade potrebnih

podataka - ukupna učestalost vodostaja većih i manjih od određenog vodostaja

(za krivulju trajanja) i učestalost određenog vodstaja (za krivulju učestalosti)

Nakon proračuna ti se podaci prikazuju tablično radi preglednosti

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 68: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Tablica sadrţi sljedeće podatke

1 stupac ndash podjela godišnje amplitude vodostaja po razredima (razred

predstavlja određeni skup vrijednosti promatrane veličine (u ovom

slučaju je to vodostaj) koja je podijeljena na više međusobno jednakih

razreda ndash veličina jednog razreda je obično 2 do 5 amplitude

analizirane veličine)

2 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao ukupan

broj dana pojavljivanja tog razreda

3 stupac ndash učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazan kao relativna

učestalost u postocima pojavljivanja tog razreda

4 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno kao broj dana pojavljivanja određenih razreda

5 stupac ndash ukupna učestalost vodostaja pojedinih razreda prikazana

kumulativno u postocima

Konstruiranje krivulja započinje ucrtavanjem pojedinačnih učestalosti razreda

čime se dobiva histogram učestalosti vodostaja Na tako ucrtan histogram

interpolira se krivulja (poligon) učestalosti vodostaja Krivulja trajanja vodostaja

konstruira se spajanjem točaka ukupne učestalosti svakog pojedinog razreda

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 69: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

94 Nabrojite i opišite karakteristične točke na krivulji učestalosti i krivulji

trajanja protoke

Karakteristične točke krivulja trajanja i učestalosti su

a) CENTAR ndash aritmetička sredina svih obrađivanih veličina promatraog

razdoblja

b) MEDIJAN ndash veličina koja odgovara 50-nom trajanju (ukupne

učestalosti)

c) MODUS ndash najučestalija veličina krivulje učestalosti (odgovara točki

infleksije na krivulji trajanja)

- kod simetrične razdiobe sve ove veličine padaju u jednu točku dok se kod

nesimetričnih razdioba javlja udaljenost između centra i modusa koja

predstavlja stupanj te nesimetričnosti a koji se naziva radijus asimetrije

95 Kako određujemo empirijsku funkciju raspodjele iz mjerenog uzorka

Kod empirijske razdiobe podataka dobivenih mjerenjem ili motrenjem različitih

hidroloških veličina prvi korak je sređivanje tih podataka tj postavljanje

opaţenih vrijednosti u niz Vrijednosti u nizu mogu biti

- u opadanju x1gt x2gtgt xmgtgt xN ili

- u rastu xNlt xN-1ltlt xN-m+1ltlt x1

N ndash je ukupan broj članova (podataka)

m ndash je redni broj člana x u nizu sređenom po opadanju

N-m+1 ndash je redni broj člana x u rastućem nizu (odgovara m-tom članu u

opadajućem nizu)

Sljedeći je korak formiranje razreda te proračun učestalosti i relativnih

učestalosti obiljeţja X po pojedinim razredima Nakon toga se oblikuje funkcija

empirijske razdiobe Φ(x) definirane izrazom

)(

xx

i

iNf

x 0 le Ф(x) le 1

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 70: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

Gdje je fi frekvencija i-te vrijednosti xi promatranog obiljeţja X

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 71: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

U praksi se najčešće koristi tri različite formule za funkciju empirijske razdobe

Hazenova (najčešća) P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (2∙m-1)2∙N

Weibullova P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = m(N+1)

Čegodajevljeva P (X ge xm) = Ф (X ge xm) = (m-03)(N+04)

96 Što je povratni period u hidrologiji i kako se izraţava

U hidrološkim se analizama često umjesto vjerojatnosti neke pojave

P (X ge x) = 1-F(x) ili P (X le x) = F(x) učestalost hidroloških veličina obično

iskazuje povratnim razdobljem pojave Ako se X odnosi na neku varijablu vezanu

za jednu godinu (npr min ili max protok) tada se recipročna vrijednost od P (X ge

x)

tj PR (godina) = 1 P(X ge x) naziva povratnim periodom

)(

1

)(1

1

)(

1)(

xFxXPxXPxPR

- gdje je F(x)= P(X le x) funkcija razdiobe

Povratno razdoblje se moţe definirati kao prosječan vremenski interval

(u godinama) tokom kojega će se jednom javiti slučaj X ge x

Kada se radi o maksimalnim godišnjim protocima tada se obično kaţe 50-godišnja

ili 100-godišnja velika voda što u biti znači da se takav protok javlja jednom u 50

odnosno 100 godina

Izbor povratnog perioda je vrlo bitan kod proračuna funkcionalnosti i

konstrukcije hidrotehničkog objekta jer se svaki takav objekt gradi s odabranim

projektnim vijekom trajanja L (u godinama) pri čemu se za povratno razdoblje PR

mjerodavne pojave moţe uzeti da je ili veće ili manje od projektnog vijeka

trajanja L Time se odmah moţe postaviti pitanje rizika r (bezdim veličina) da

mjerodavna pojava bude premašena tokom projektnog vijeka objekta definiranog

izrazom L

RPr

111

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 72: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

SLIV

GEOLOŠKI ČINIOCI NA SLIV

Geološki činioci osim na vododjeljnice utječu i na reţim otjecanja posredstvom

površinskog podpovršinskog i podzemnog tečenja

Tako razlikujemo tri vrste tečenja iz vodotoka u podzemlje i obratno

- normalno strujanje ndash nastaje u slučaju prihranjivanja vodotoka iz

podzemlja kod niskih vodostaja (NV) Kod srednjih (SV) i visokih

(VV) vodostaja vodotok prihranjuje podzemlje

- influentno strujanje ndash kada vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

podzemlje

- efluentno strujanje ndash kada se vodotok neovisno o vodostaju prihranjuje

iz podzemlja

Jačine tih strujanja bitno ovise o geološkim formacijama zbog njihovih svojstava

(jačina upijanja vodni kapacitet itd) znatno utječu na reţim otjecanja

OSOBINE TLA

Funkcioniranje tla kao vodnog rezervoara ovisi o kompoziciji čestica gline

prašine i pijeska te raspoloţivog prostora između tih čestica koji je ispunjen

zrakom vod parom ili vodom Voda s površine popunjava prostor između čestica

tla pod djelovanjem adhezije površinske napetosti ili sile teţe radi čega se voda

u tlu obično klasificira kao

a) addhezijska voda ndash sadrţana je u gornjem sloju tla zbog uzajamnog

molekularnog djelovanja između čestica tla i infiltrirane vode

b) kapilarna voda ndash pojavljuje se kada daljnjim povećanjem vlaţnosti tla

nastupi zapunjenje najuţih pora tla vodom zbog djelovanja

površinske napetosti Molekularne sile i sile površinske napetosti su

bitnije od sila teţe koje se mogu zanemariti

c) temeljna ili gravitacijska voda ndash nalazi se u dijelu tla koje je zbog

povećanja sadrţaja vode u tlu stalno ispunjeno vodom Ova se voda

moţe gibati pod utjecajem gravitacijskih sila Do formiranja

gravitacijske vode dolazi kada se poniranje vode zaustavi zbog

pruţanja vodonepropusnog sloja (zbijena glina kompaktna stijena i

sl) U praksi se koristi naziv podzemna voda

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 73: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

VEGETACIJA

Biljni pokrov (vegetacija) zadrţava značajan dio oborina te time bitno utječe na

pojedine parametre vodnog bilansa Zbog zadrţavanja vode na lišću i granju a

posebno radi znatne potrošnje vode u izgradnji biljne mase vegetacija djeluje na

smanjenje ukupne količine vode koja otječe s nekog slivnog područja Biljni

pokrov pruţa dobru zaštitu od erozije zemljišta

Utjecaj biljnih pokrova nije isti za sve vrste npr šume troše mnogo više vode

nego zatravljeni pašnjaci itd Posebno značajan utjecaj po ukupnom godišnjem

efektu na oborine imaju četinari jer za razliku od bjelogoričnog bilja vodu

trebaju preko cijele godine

UTJECAJ LJUDSKOG RADA

Općenito postoje dve glavne grupe utjecaja ljudskog rada na hidrološke pojave na

nekom slivnom području

1 utjecaji koji proizlaze iz čovjekove aktivnosti u poljoprivredi

šumarstvu i urbanizmu

2 utjecaji koji proizlaze izvedbom hidrotehničkih radova i objekata

(isušivanje močvara izgradnja protupoplavnih nasipa izgradnja

akumulacija kanala za navodnjavanje itd)

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 74: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

PROCESI U SLIVU

Procese u slivu čine vremanski promijenjivi parametri hidrološkog ciklusa

a) evapotranspiracija

b) upijanje

c) površinski procesi

d) potpovršinski procesi i

e) procesi u riječnom koritu

EVAPOTRANSPIRACIJA (dodatak)

Evapotranspiracija je direktan gubitak u bilansiranju vode koja padne i koja

oteče Evapotranspiracija predstavlja gubitak vode u hidrološkom ciklusu gdje se

voda u obliku vodene pare vraća u atmosferu Pri tom su evapotranspiracijom

obuhvaćeni kompleksniji gubici koji nastaju zbog istovremenog događanja

evaporacije i transpiracije

UPIJANJE

Upijanje ili poniranje (infiltracija) (f) nazivamo proces prolaska vode s površine u

unutrašnjost tla i njeno kretanje prema slobodnoj površini podzemne vode S

hidrauličkog se aspekta upijanje moţe definirati kao neustaljeno strujanje vode

kroz nezasićenu poroznu sredinu

Strujanje vode kroz zasićenu sredinu nazivamo procijeđivanje ili filtracija

Na jačinu upijanja utječu činioci poput jačine oborina fizičke osobine tla

(poroznost granulacija sadrţej vlage i dr) stanje površine tla (gustoća i vrsta

biljnog pokrova) kemijski sastav zemljišnih čestica temperatura tla itd

U praksi postoje dva načina određivanja upijanja

1 matematičko modeliranje

2 direktno mjerenje

- Matematičko modeliranje upijanja se sastoji u izradi matematičkih modela

upijanja (Horton i dr)

- Mjerenje upijanja provodi se pomoću infiltrometara koje klasificiramo kao

a) infiltrometri koje voda preplavljuje (sastoje se od cijevi ili

koncentričnih prstenova koji se porinu u tlo do dubine od 40-50 cm Voda se iz

menzura toči u cijev ili u prstenove tako da se očitavanjem vode u menzurama

direktno mjeri infiltracija)

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 75: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

b) infiltrometre rasprskivače (najčešće se koriste na parcelama duline

oko 2 m Rasprskivači se sastoje od 2 reda posebnih prskala postavljenihh uzduţ

stranica parcele a kojima se voda konstantnim intenzitetom dovodi na parcelu

simulirajući tako kišu što je bolje moguće)

POVRŠINSKI PROCESI - INTERCEPCIJA

Intercepcija je proces zadrţavanja dijela oborina na lišću i granama vegetacije

Taj dio oborina ne dospijeva na tlo nego se u vidu vodene pare vraća u atmosferu

U hidrološkom proračunu ovaj gubitak vode u otjecanju se uzima u obzir kroz

koeficjent otjecanja ili kao ukupna evapotranspiracija sa sliva

POVRŠINSKI PROCESI ndash ZADRŢAVANJE VODE U UDOLINAMA

Dio oborina koji padne na površinu tla moţe se zadrţati u udolinama

(depresijama) tako da ta voda ne otječe površinski već se infiltrira ili evaporira

Istraţivanja su pokazala da količina vode zaostala u depresijama (DS)

bitno ovisi o padu terena pa tako postoje neki izrazi za vodu zadrţanu u

depresijama

- prema Kidd-u 40770 IDS

- prema Weissman_u 3 I 1 780353 IDS

- gdje je I () prosječan pad terena

POVRŠINSKI PROCESI ndash NAGOMILAVANJE I TOPLJENJE SNIJEGA

U slivovima gdje su snjeţne oborine izraţenije dolazi do njihovog značajnog

utjecaja na reţim otjecanja

Za određivanje otjecanja vode zbog postojanja snjeţnog pokrivača treba

raspolagati s podacima o zalihama snijega u slivu te hidrometeorološkim

parametrima poput temperature zraka ukupnih oborina vjetra i sl

Kao gruba procjena ekvivalenta vode u snijegu uzima se da 300 mm svjeţeg

snijega odgovaravisini kiše od 25 mm pri čemu treba paziti na činjenicu da je

gustoća svjeţeg snijega između 50 i 200 gl za razliku od kompaktnog čija je

gustoća oko 300 gl

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 76: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

POVRŠINSKI PROCESI ndash POVRŠINSKO OTJECANJE

Površinsko otjecanje ovisi o količini oborina i njihovoj vremenskoj

raspodjeli Ako je intenzitet oborina malen manji od intenziteta upijanja ili

evapotranspiracije sva će se oborina ili infiltrirati ili ispariti No ako je

intenzitet oborina veći od intenziteta infiltracije ili evapotranspiracije doći će

do procesa površinskog otjecanja što znači da u ovom procesu sudjeluje samo

onaj dio oborin akoji preostane nakon zadovoljenja potreba tla i vegetacije za

vodom nakon zadrţavanjavode u udolinama (infiltracije) i evapotranspiracije Ovo

tečenje je pod znatnim utjecajem površinske napetosti i trenja površine terena

Površinsko otjecanje sa sliva se moţe promatrati trojako

- kao površinsko ili primarno otjecanje s manjih slivnih površina

- kao otjecanje u vodotocima niţeg reda koji bočno kontinuirano

prihvaćaju površinsko otjecanje

- kao otjecanje u vodotocima višeg reda koji koncentrirano prihvaćaju

vodu od pritoka

Općenito površinsko otjecanje je nejednoliko (prostorno promijenjivo) i

neustaljeno (vremenski promijenjivo) tečenje Za proračun takvog tečenja

postoje HIDRAULIČKI POSTUPCI (temelje se na rješavanju jednadţbi koje opisuju zakon odrţavanja mase i zakon odrţanja količine gibanja) i HIDROLOŠKI

POSTUPCI (temelje se na korištenju jednadţbe neprekidnosti)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash POTPOVRŠINSKO OTJECANJE

Potpovršinsko otjecanje je proces otjecanja vode kroz rastresit (porozan) i

nezasićen sloj tla

Sastavljeno je od 2 komponente

- brzog potpovršinskog otjecanja

- sporog potpovršinskog otjcanja

Za mjerenje potpovršinskog otjecanja razvijeni su mnogi hidrološki modeli koji

simuliraju tu pojavu (npr TANK Stanford SSARR i dr)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash PERKOLACIJA

Perkolacija je proces prodiranja vode kroz dublje slojeve tla prema slobodnoj

površini podzemne vode

Drugim riječima to je proces prelaska kroz tlo onog dijela infiltrirane vode

kojom se obnavlja podzemna voda te se stoga perkolacija često naziva i

efektivnim upijanjem (Fe)

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 77: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

POTPOVRŠINSKI PROCESI ndash STRUJANJE POZEMNE VODE

Strujanje podzemne vode je proces kretanja vode kroz zasićeno porozno tlo

PROCESI U RIJEČNOM KORITU

Postoje 4 bitna i međusobno ovisna procesa koji se odvija u riječnom koritu

1 EVAPORACIJA

2 TEČENJE VODE (protok)

3 PRONOS NANOSA

4 PROMJENA OBLIKA (deformacija) KORITA

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 78: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

OTJECANJE

ČINIOCI KOJI UTJEČU NA HIDROGRAM

Najutjecajniji činioci na hidrogram jesu

1 OBORINSKI ČINIOCI (jačina i trajanje oborina)

2 METEREOLOŠKI ČINIOCI (pravac i brzina kretanja oborina)

3 TOPOGRAFSKI ČINIOCI (veličina pad i oblik sliva gustoća riječne

mreţe i reljef)

4 GEOLOŠKI ČINIOCI (jačina upijanja tla sadrţaj vlage u tlu te razina

podzemne vode)

5 BIOLOŠKI ČINIOCI (vegetacija)

6 ANTROPOGENI ČINIOCI

Prve tri grupe činioca imaju dominantan utjecaj na hidrogram u odnosu na

preostala tri

MAKSIMALNO OTJECANJE S MALIH SLIVOVA

Maksimalno otjecanje predstavlja tjeme hidrograma tj točka vršnog protoka

(točka pri kojoj u formiranju otjecanja sudjeluje cijeli bazen promatranog sliva)

Postupke za proračun max otjecanja moţemo svrstati u

- postupke translacije

- postupke zaliha (akumulacije)

U postupke translacije ubrajamo

- racionalni postupak

- postupak izokrona

- postupak jediničnog dijagrama

Postupci translacije su bazirani na čistoj translaciji te ne uzimaju u obzir efekte

zadrţavanja vode u slivu (na površini u depresijama i dr) i zato hidrogram

dobiven ovim metodama ima veći vršni protok dok je ukupno vrijeme otjecanja

kraće nego kod realnog hidrograma

Unutar postupaka zaliha ubrajamo

- postupak trenutnog jediničnog dijagrama

- postupak sintetičkog jediničnog dijagrama

- suvremeni postupci temeljeni na fizikalnim i matematičkim

modelima površinskog otjecanja

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 79: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

HIDROMETRIJA

KRIVULJA TRAJANJA I KRIVULJA UČESTALOSTI

TRAJANJE - ako je vodostaj h1 onaj od kojeg počinje poplava onda je T1

trajanje poplave jer pokazuje koliko dana u promatranoj godini traje poplava Ili

T2 je trajanje plovidbe ako je h2 vodostaj ispod kojeg je zbog premalenih dubina

nemoguće ploviti

Trajanje predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici naziva razdiobom

Kod krivulje trajanja je ispod osi apscise T ucrtana os TT0 koja predstavlja

relativno trajanja Relativno trajanje daje odnos prema ukupnom vremenu

motrenja

Krivulja UČESTALOSTI pak predstavlja pojam koji se u matematičkoj statistici

naziva funkcijom gustoće vjerojatnosti

Relativna učestalost UU0 predstavlja postotak pojavljivanja određene veličine

u odnosu na pojavljivanje svih veličina

OSNOVNA OBRADA HIDROLOŠKIH PODATAKA

Obrada podataka se moţe odnositi na

1 obradu opaţanih veličina za neku točku određenog sliva

2 određivanje varijacija hidr veličina uzduţ sliva

Osnovna obrada obuhvaća prvi pregled i provjeru podataka a zatim i njihovo

tabeliranje Provjeru ukupnih pogrešaka treba provesti analizom svih slučajnih i

sistematskih pogrešaka koje se mogu pojaviti tijekom opaţanja mjerenja i

obrade a za to su najpogodnije metode matematičke statistike

Osnovna obrada podataka obuhvaća obradu vodostaja i protoka a sastoji se u

određivanju

a ndash srednjih dnevnih vodostajaprotoka

b ndash dnevnih ekstrema (max i min) i trenutaka njihove pojave

c ndash srednjih mjesečnih i srednjih godišnjih vodostajprotoka

d ndash mjesečnih i godišnjih ekstrema i datum njihove pojave

e ndash krivulja učestalosti i trajanja

f ndash nivograma i hidrograma

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 80: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

PODACI SADRŢANI U TABLICAMA HIDROLOŠKIH GODIŠNJAKA

Tablice prikazuju

- ime vodotoka (rijeke i dr)

- ime hidrološke stanice i njen broj

- površinu sliva (A - u cm2)

- kotu ˝nulte˝ točke vodomjera (mnm)

- podaci o srednjim dnevnim vodostajima (h - u cm) za svaki dan u godini

- podaci o srednjim dnevnim protokama (Q - u m3s) za svaki dan u godini

U zaglavlju tablice upisani su podaci uz pojedine oznake kao što su

NV ndash najmanji mjesečni ili godišnji vodostaj

SV ndash srednji mjesečni ili godišnij vodostaj

VV ndash najveći mjesečni ili godišnji vodostaj

SNV ndash srednji niski mjesečni ili godišnji vodostaj

SVV ndash srednji visoki mjesečni ili godišnji vodostaj

NNV ndash najniţi niski vodostaj (od početka rada stanice)

VVV ndash vrlo visoki vodostaj (najviši vodostaj od početka rada stanice)

NQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash mala mj ili god voda

SQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash srednja mj ili god voda

VQ ndash najmanji mjesečni ili godišnji protok ndash velika mj ili god voda

SNQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) mala voda arit sredina malih voda

SVQ ndash srednja (mjesečna ili godišnja) velika voda arit sredina velikih voda

NNQ ndash najmanja mala voda najmanji protok od početka rada stanice

HIDROLOŠKI PARAMETRI

Hidrološki parametar općenito je veličina koja opisuje neko svojstvo

obrađenih hidroloških podataka kao npr prosjek hidrološkog niza standardno

odstupanje koef varijacije koef asimetrije modulni koeficjent itd

Modulni koeficjent ndash je karakteristična vrijednost najčešće protok

podijeljena s prosječnom vrijednošću niza Modulni su koef pogodni za

uspoređivanje vodnih reţima različitih vodotoka

- Osnovni statistički parametri koji se koriste u hidrologiji 1 aritmetička sredina ndash sredina niza centar

n

1ix

n

1x

2 srednje kvadratno odstupanje ndash varijanca

2n

1i

2 xxn

1

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji

Page 81: Hidrologija_skripta Sa 96 Odgovora

3 Standardno odstupanje ndash standardna devijacija

2n

1i

2 xxn

1

2n

1i xx

1n

1s

ltndash za mali broj podataka

4 koef varijacije

x

cv

5 koef asimetrije

33

s

mc

-gt gdje je m3 moment 3 reda

3n

1i3 xx

n

1m

ZAVISNOSTI HIDROLOŠKIH VARIJABLI

Takovi oblici zavisnosti (stohastički) varijabli se određuju regresijskim

računom (razmatra distribuciju frekvencije jedne slučajne varijable za različite

fiksirane vrijednosti druge varijable) i korelacijskim računom (razmatra

uzajamnu ovisnost i varijacije vrijednosti dviju slučajnih varijabli)

STOHASTIČKE VEZE

Stohastičke veze se koriste među hidrološkim varijablama za

nadopunjavanje podataka koji nedostaju bilo iz razloga da je prekinuto opaţanje

ili mjerenje te ako je potreno produljenje stohastičkog niza postojećih podataka

U tim se slučajevima provodi korelacijski račun promatranih hidrauličkih

varijabli (npr površinsko otjecanje količina oborina na slivu)

Veze između dviju hidroloških pojava mogu biti

1 funkcionalne (razlikujemo linearne i nelinearne)

2 pribliţne ili korelacijske ndash su veze u kojima postoji disperzija

podataka u određenom smjeru ndash korelativna veza moţe biti

pozitivna (izravna) ili negativna (inverzna)

3 nikakve ndash kada korelacijska veza ne postoji


Soal Un Geografi Sma Ips 2013 Kode Geo Ips Sa 96

Soal Un Geografi Sma Ips 2013 Kode Geo Ips Sa 96

Documents
ANALIZA STANJA EVROPSKIH INTEGRACIJA ZA SEKTOR ŽIVOTNE SREDINE · • Analiza rezultata odgovora na upitnik pripremljen u okviru ENV.net projekta sa ciljem identifikacije trenutnog

ANALIZA STANJA EVROPSKIH INTEGRACIJA ZA SEKTOR ŽIVOTNE SREDINE · • Analiza rezultata odgovora na upitnik pripremljen u okviru ENV.net projekta sa ciljem identifikacije trenutnog

Documents
Katalog Pitanja i Odgovora Za Pomocnicki Ispit

Katalog Pitanja i Odgovora Za Pomocnicki Ispit

Documents
200 Pitanja i Isto Toliko Odgovora

200 Pitanja i Isto Toliko Odgovora

Documents
Evropska unija Monitoring odgovora pravosuđa na korupciju odgovora... · Monitoring odgovora pravosuđa na korupciju Izvještaj za 2016–2017. godinu Ovaj projekat finansira Evropska

Evropska unija Monitoring odgovora pravosuđa na korupciju odgovora... · Monitoring odgovora pravosuđa na korupciju Izvještaj za 2016–2017. godinu Ovaj projekat finansira Evropska

Documents
ESOMAR - 28 pitanja i odgovora

ESOMAR - 28 pitanja i odgovora

Documents
Ovisnost odgovora biomarkera o morfološkim

Ovisnost odgovora biomarkera o morfološkim

Documents
Stru čno uputstvo za elektronsku razmjenu podataka sa ... · kontrola podataka priprema odgovora enkripcija odgovora i elektronsko potpisivanje slanje šifriranog odgovora slanje

Stru čno uputstvo za elektronsku razmjenu podataka sa ... · kontrola podataka priprema odgovora enkripcija odgovora i elektronsko potpisivanje slanje šifriranog odgovora slanje

Documents
ZNAKOVI KATALOG PITANJA I ODGOVORA OBLAST II

ZNAKOVI KATALOG PITANJA I ODGOVORA OBLAST II

Documents
PRAVNE POSLJEDICE PROPUŠTANJA ODGOVORA NA TUŽBU

PRAVNE POSLJEDICE PROPUŠTANJA ODGOVORA NA TUŽBU

Documents
PRIMJERI ISPITNIH PITANJA I ODGOVORA STRU ČNO …

PRIMJERI ISPITNIH PITANJA I ODGOVORA STRU ČNO …

Documents
KOSOVSKI PROJEKAT ODGOVORA U VANREDNOJ SITUACIJI …

KOSOVSKI PROJEKAT ODGOVORA U VANREDNOJ SITUACIJI …

Documents
Tri osnovna tipa odgovora na okolišne uvjete

Tri osnovna tipa odgovora na okolišne uvjete

Documents
Doživljaji Toma Sojera · 3 Prvo poglavlje »Tome!« Nema odgovora. »Tome!« Nema odgovora. »Kamo je nestao taj dje čak? Hej, Tome!« Nema odgovora. Stara gospo ña spusti nao

Doživljaji Toma Sojera · 3 Prvo poglavlje »Tome!« Nema odgovora. »Tome!« Nema odgovora. »Kamo je nestao taj dje čak? Hej, Tome!« Nema odgovora. Stara gospo ña spusti nao

Documents
Katalog pitanja i odgovora za pomocnicki ispit.pdf

Katalog pitanja i odgovora za pomocnicki ispit.pdf

Documents
Rodna analiza odgovora na COVID-19 - OSCE · 2020. 8. 7. · 2 Rodna analiza odgovora na COVID-19 u Republici Srbiji Rodna analiza odgovora na COVID-19 u Republici Srbiji Izdavač:

Rodna analiza odgovora na COVID-19 - OSCE · 2020. 8. 7. · 2 Rodna analiza odgovora na COVID-19 u Republici Srbiji Rodna analiza odgovora na COVID-19 u Republici Srbiji Izdavač:

Documents
Slanje Odgovora Na Elektronsku Postu

Slanje Odgovora Na Elektronsku Postu

Documents
komparativna analiza odabranih modela odgovora na svetsku

komparativna analiza odabranih modela odgovora na svetsku

Documents
2011. - ZBIRKA PITANJA I ODGOVORA .pdf

2011. - ZBIRKA PITANJA I ODGOVORA .pdf

Documents
Celularna Imunost (Faze T-ćelijskog Odgovora)

Celularna Imunost (Faze T-ćelijskog Odgovora)

Documents
50 pitanja-i-odgovora-o-andelima

50 pitanja-i-odgovora-o-andelima

Education
pitalice bez odgovora

pitalice bez odgovora

Documents
USPOREDBA STANIČNIH IMUNOSNIH ODGOVORA POTAKNUTIH

USPOREDBA STANIČNIH IMUNOSNIH ODGOVORA POTAKNUTIH

Documents
Efzgforum.net 160 Pitanja&Odgovora

Efzgforum.net 160 Pitanja&Odgovora

Documents
Ordinata = postotak odgovora Apcisa = odgovori na pojedina ...dokumenti.ncvvo.hr/Ispitni_katalozi_08-09/Komentari/filo-soc-log-filo.pdf · Ordinata = postotak odgovora Apcisa = odgovori

Ordinata = postotak odgovora Apcisa = odgovori na pojedina ...dokumenti.ncvvo.hr/Ispitni_katalozi_08-09/Komentari/filo-soc-log-filo.pdf · Ordinata = postotak odgovora Apcisa = odgovori

Documents
Eksplorativni ciljevi su upoznavanje sa problemom pranja novca i finansiranja terorizma, utvrdivanje osnovnih elemenata inkriminacija, odnosno davanje odgovora na pitanje: Sta obuhvataju

Eksplorativni ciljevi su upoznavanje sa problemom pranja novca i finansiranja terorizma, utvrdivanje osnovnih elemenata inkriminacija, odnosno davanje odgovora na pitanje: Sta obuhvataju

Documents
200 Pitanja i Odgovora

200 Pitanja i Odgovora

Documents
KATALOG ISPITNIH PITANJA bez odgovora

KATALOG ISPITNIH PITANJA bez odgovora

Documents
SPECIJALNI IZVJEŠTAJ O PARTICIPACIJI DJECE I ODRASLIH U ...€¦ · Odgovori na pitanja konstruisani su sa “Da” i “Ne”, ponuđenim višestrukim odabirom odgovora, te skaliranjem

SPECIJALNI IZVJEŠTAJ O PARTICIPACIJI DJECE I ODRASLIH U ...€¦ · Odgovori na pitanja konstruisani su sa “Da” i “Ne”, ponuđenim višestrukim odabirom odgovora, te skaliranjem

Documents
Čista Petica 4 · Za svih 10 točnih odgovora dobiva se „čista petica“, za 8 ili 9 točnih odgovora dobiva se „četvorka“, za 6 ili 7 točnih odgovora „trojka“, za 4

Čista Petica 4 · Za svih 10 točnih odgovora dobiva se „čista petica“, za 8 ili 9 točnih odgovora dobiva se „četvorka“, za 6 ili 7 točnih odgovora „trojka“, za 4

Documents