oborine kao ulazni proces vertikalne vodne bilance · 2017-02-07 · energije bitan za procese na Zemlji. Prema tome, u doljnjem djelu atmosfere doga đa se i ono što je interesantno

Sveučilište u Zagrebu Završni rad: Geotehnički fakultet Varaždin Oborine kao ulazni proces vertikalne vodne bilance

Kapeš Goran, 1703 1

1. Uvod U “kreiranju” klime glavnu ulogu igra donji - gušći sloj atmosfere u kojem je

koncentrirano 99% mase atmosfere i te se unutar nje odvija gotovo cjelokupni transfer

energije bitan za procese na Zemlji. Prema tome, u doljnjem djelu atmosfere događa se i

ono što je interesantno – nastaju oborine. Atmosfera se u najvećem dijelu sastoji od

dušika i kisika. Ima tu i raznih drugih plementih plinova, ali u puno manjem udijelu od

prva dva nabrojena.

Oborine su bilo koji oblik kondenzirane ili sublimirane vodene pare koji se

pojavi na Zemlji bilo u tekućem, ili u krutom obliku. Oborine među sobom možemo

podijeliti prema još nizu kriterija. Hidrološki je ciklus kruženje vode kroz atmosferu i na

Zemljinoj površini.

Vodna bilanca je rezultat analize hidroloških procesa kao dijelova hidrološkog

ciklusa na određenom prostoru u određenom vremenu. Poznato je da se kroz prozračnu

zonu zemljišta vrši stalna vertikalna izmjena vode između slobodnog nivoa podzemne

vode i atmosfere. Ta izmjena vrši se zbog tri osnovna hidrološka procesa u koji spadaju

oborine, procjeđivanje (infiltracija) i isparavanje (evapotranspiracija).

U sklopu istraživanja za završni rad planiram i posjet hidrološkoj stanici „Varkom”

Varaždin, te obrađivanje njenih podataka.



2. Oborine

Oborine su bilo koji oblik kondenzirane ili sublimirane vodene pare iz zraka koji

se pojavi na površini Zemlje u tekućem ili krutom stanju.

Oborine koje se iz oblaka izluče te dospiju na površinu Zemlje rezultat su brojnih

procesa koje je moguće podijeliti u dvije grupe:

• Mikrofizi čku

• Dinamičku

U mikrofizičku skupinu spadaju svi prijelazi vode u atmosferu potpomognuti sa

ostalim dijelovima zraka (aerosolom). Prilikom tog procesa stvaraju se produkti veličine

10-2 µm do 105 µm.

Dinamički procesi utječu na intenzitet mikrofizičkih procesa, a njihove dimenzije

kreću se od dimenzija najmanjih turbulentnih vrtloga veličine oko 10-3 m do dimenzija

sinoptičkih razmjera veličine 106 m.

Padanje kapi kiše ili kristala snijega ili leda iz oblaka nema sve dok ne narastu na

veličinu potrebnu da mogu svladati vertikalna strujanja koja postoje u oblaku.

Procesi narastanja su:

• Proces kristalizacije leda u čisto ledenim oblacima ili hladnim oblacima

• Proces srastanja kapi vode (koalescencije) i zgrušnjavanja (koagulacije) u

vodenim oblacima ili toplim oblacima

U hladnim oblacima narastanje procesom kristalizacije leda ide najbrže te se tu

oborina najlakše stvara. Zbog postojanja uzlaznih vertikalnih struja u oblacima sitne

lagane kapljice male mase ili lebde u zraku ili se dižu. U slučaju padanja kapljica

brzina padanja im je vrlo mala a kreće se do 20 cm/s.



2.1. Vrste oborina

Prema postanku oborine se dijele na oborine koje se stvaraju pri tlu i oborine

koje se stvaraju u oblaku. Oborine koje se stvaraju na tlu su rosa, inje, mraz, dok se kiša

i tvorevine sa snježnom strukturom (snijeg, solika, zrnati snijeg) stvaraju u oblacima i

padaju na površinu.

Oborine koje smo podijelili prema uvjetima koji izazivaju vertikalno strujanje zraka su:

• Konvektivne

• Orografske

• Ciklonalne

Konvektivne oborine uvjetovane su naglim zagrijavanjem zraka u kontaktu s tlom,

koji širenjem smanjuje svoju gustoću. Vodena se para tim procesom uzdiže i dinamički

hladi, postaje nestabilna, kondenzira se, srasta i pada na tlo u obliku obilnih kiša.

Slika 1. Nastanak konvektivnih oborina [7]

Orografske oborine nastaju kao rezultat mehaničkog dizanja vlažnih

horizontalnih zračnih struja, do kojeg dolazi kod sprečavanja planisnkih lanaca prilikom

kretanja tih zračnih masa. Redovito su jače na uzlaznoj nego na silaznoj strani planiskih

lanaca [2].



Slika 2. Orografske padaline [6]

Ciklonalne oborine rezultat su kretanja zračnih masa iz područja visokog tlaka

zraka (anticiklone) u područje niskog tlaka zraka (ciklone). Pri tome se, uslijed

hlađenja toplih zračnih masa koje se dižu u hladnije slojeve atmosfere, formiraju

oborine. [2].

Slika 3. Ciklona [8]



3. Hidrološki ciklus

Hidrološki ciklus je kruženje vode kroz atmosferu, i na Zemljinoj površini.

Dakle, prelaženje vode iz atmosfere na Zemlju, te njeno vračanje u atmosferu.

Ovaj se ciklus sastoji od četiri stadija: tijek vode (odnosno njena pohrana) na i pod

zemljom, isparavanja, kondenzacija i ponovni povratak na Zemlju. Voda se privremeno

može zadržati (pohraniti) u tlu, u oceanima, morima, jezerima i rijekama, te u ledenim

kapama i ledenjacima. Voda zatim isparava u atmosferu s površine zemlje, kondenzira

se u oblacima te ukapljena u obliku kiše ili snijega se opet vraća na zemlju.

Tablica 1. Količina vode u hidrološkom ciklusu [2]

Područje Površina

(106km²)

Količina vode

(10³ km³)

Postotak ukupne

vode

Postotak slatke

vode

Atmosfera (A)

Para kao ekvivalent vode

510,1

12,90

0,001

0,04

Hidrosfera (H)

Oceani i mora

361,3

1.338.000,00

96,54

Kopno:

Rijeke

Slatkovodna jezera

Slana jezera

Močvare

Biološka voda

Vlaga u tlu

Polarni led

Ostali led i snijeg

148,8

1,2

0,8

2,7

510,1

82,0

16,0

0,3

2,12

91,00

85,40

11,47

1,12

16,50

24.023,50

340,60

0,0002

0,0066

0,0062

0,0008

0,0001

0,0012

1,73

0,025

0,006

0,26

0,031

0,003

0,05

68,58

0,97

Litosfera (L)

Podzemna voda

Slatka

Slana

134,8

134,8

10.530,00

12.870,00

0,760

0,928

30,06

Slatka voda na Zemlji

Ukupno vode na Zemlji

148,8

510,1

35.029,21

1.385.984,61

2,53

100,00

100,00



Hidroliški ciklus zbiva se u atmosferi:

• Hidrosferi (na površini)

• Litosferi (tvrdi sastav Zemlje ispod hidrosfere)

Voda prodire prosječno do 1 km u tlo ( u kršu i do 2-3 km), a u atmosferu do 15 km,

pa se čitav proces zbiva u amplitudi od oko 16 km.

Slika 4. Hidrološki ciklus [9]



4. Vodna bilanca

Vodna bilanca je rezultat analize hidroloških procesa kao dijelova hidrološkog

ciklusa na određenom prostoru u određenom vremenu. Podrazumijeva se analiza,

određivanje i uspoređivanje kvantitativnih (količinskih) pokazatelja prihoda, rashoda i

promjena zaliha vlage na utvrđenom ograničenom prostoru za unaprijed zadano vremensko

razdoblje.Vodna bilanca se ustvari temelji na zakonu o održanju mase te karakterizira

proces kruženja vode u prirodi.

Osnovni hidrološki procesi u vodnoj bilanci su:

• Oborine ( ulazna veličina)

• Isparavanje i otjecanje ( izlazna veličina)

Vodna bilanca zasniva se na općem konceptu očuvanja mase:

dW = U – I [7]

dW- promjena mase u ograničenom prostoru

U -masa koja je ušla u taj prostor u određenom vremenu (predstavlja oborine kao

ulaznu veličinu)

I -masa koja je izašla iz tog prostora u određenom vremenu (predstavlja isparavanje i

otjecanje kao izlaznu veličinu)

Jednadžba promjene vodnih količina na nekom prostoru:

U – I =± �W

U – ulazna veličina (oborine)

I – izlazna veličina

�W – promjena početnog ukupnog volumena vodne mase u određenom prostoru i

određenom vremenskom razdoblju



Za slučaj kada je mjerenje vodnih količina ulaza i izlaza vode na nekom prostoru

dovoljno dugotrajno (20-30 godina) tada �W→0 i u tom slučaju vodnu bilancu

možemo pisati kao:

P = E + O1 + O2 [7]

P – oborine

E – evaporacija

O1 – površinsko otjecanje

O2 – podzemno otjecanje

4.1. Vertikalna vodna bilanca

Poznato je da se kroz prozračnu zonu zemljišta vrši stalna vertikalna izmjena

vode između slobodnog nivoa podzemne vode i atmosfere. Ta izmjena vrši se zbog tri

osnovna hidrološka procesa:

• Oborine

• Procjeđivanje (infiltracija)

• Isparavanje (evapotranspiracija)

To su bitni čimbenici za prihranjivanje podzemnih voda aluvijalnih zemljišta.

Podzemne vode gube se isparavanjem (evapotranspiracijom), a obnavljaju se

procjeđivanjem (efektivnom infiltracijom) od oborina na određenom području.

Evapotranspiracija i infiltracija predstavljaju osnovne čimbenike hidrološke, vertikalne

vodne bilance područja.



Slika 5. Osnovni čimbenici vertikalne vodne bilance [5]

Ako promatramo povezanost vertikalnih komponenti u procesima gibanja vode kroz

poroznu sredinu između atmosfere i nivoa podzemnih voda, možemo uočiti da važno

mjesto u odnosu na sve hidrološke procese imaju gubici vode na stvarnoj

evapotranspiraciji. Za određivanje tih gubitaka koriste se empirijske metode sa

koeficijentima koji su izvedeni za neke drugačije klimatske i geološke prostore ili se

koriste izmjereni podaci evaporacije na udaljenim ispariteljima na meterološkim

postajama.

Kod takvih pristupa u hidrološke proračune nerjetko se događaju pogreške.

Teorija isparavanja podzemnih voda i infiltracija do njezinog slobodnog nivoa

(efektivna infiltracija) obuhvaćena je zakonima gibanja vode i zraka u nezasićenoj

poroznoj sredini. Da bismo se upoznali sa tim hidrološkim procesima, potrebno ih je

direktno mjeriti na specijaliziranim mjernim stanicama (infiltrometarske ili lizimetarske

stanice) koje su opremljene posebnim mjernim instrumentima i odgovarajućom

meterološkom opremom. Takva je infiltrometrijska mjerna stanica ˶Varkom̋ na



vodocrpilištu grada Varaždina izgrađena i postavljena 1988. godine te postepeno

opremljena automatskom mjernom opremom. [5]

Slika 6. Infiltrometarska stanica ˶Varkom̋ Varaždin



Za upoznavanje vertikalnih hidroloških procesa kao dijelova hidrološkog ciklusa

koji su karakteristični za klimatsko područje sjeverozapadne Hrvatske, koristi se

infiltrometarska stanica ˶Varkom̋ kao jedan zatvoreni hidrološki sustav u obliku dva

bunara-infiltrometara koji su 1988. godine izgrađeni u krugu vodocrpilišta ˶Varkom̋

kao dio šireg aluvija rijeke Drave kod Varaždina.

Infiltrometarska stanica postavljena je unutar zaštitne zone vodocrpilišta. Stanica

se sastoji od od mjernih bunara-infiltrometara kao zatvorenog zatvorenog hidrološkog

sustava u kojima je uspostavljen kontrolni volumen zasićene i prozračne zone okolnog

zemljišta dravskog aluvija.



5. Vertikalna vodna bilanca stanice ˶Varkom ̋

Hidrološki sustav prezentiran je infiltrometrima u obliku tri bunara izrađena od

vodonepropusnog materijala, temeljenih na armirano-betonskoj ploči na dubini 250 cm

od površine zemljišta. Oba dva bunara (sjeverni – infiltrometar A i južni – infiltrometar

B) svaki je profila N 1400mm i ukupne dubine 2500mm ispunjen materijalom riječnog

aluvija rijeke Drave, sa prostora vodocrpilišta ˶Varkom̋.

Slika 7. Stanica za mjerenje vertikalne vodne bilance [5]

piezometer

Armirano-betonska ploča

1600 mm

50

24

50

20

02

50

0

50

20

0

hid

roiz

ola

cij

a

100

stijenkeVodonepropusne

humus

B

10

00

pokrov

Jug

20

01

00

0

hidroizolacija

30

0

501400

100

Metalne ljestveA

humus

Sjever

10

00

50

0

B

50

05

00

sandgravel with

50

04

50

10

00

INFILTROMETRI "VARKOM" - VARAŽDIN

5100 mm

2100

mm

1600

mm

1400

mm

hidroizolacija

piezometri

Elektronski mjerač infiltracije RG 50

Vodonepropusna cijev

cijev 1/2“

cijev 3/4“ cijev 3/4“

cijev 1/2“

Radni nivo vode

Radni nivo vode tokom 2003/2004. godine

Pjeskoviti šljunak

Armirano-betonska ploča

Pjeskoviti šljunak

Radni nivo vode

drenaža drenaža

hidroizolacija

50

0

hidroizolacija

Elektronski mjerač

infiltracije RG 50

Elektronski mjerač infiltracije RG 50

10

50

mm

206

5 m

m

Elektronski limnigraf



Kada se ispunjavao bunar materijalom iz iskopa (pijeskoviti šljunak), radilo se

vrlo pažljivo u slojevima kako bi se zadržala prirodna zbijenost i poroznost koja je bila

na tom mjestu prilikom iskopa.

Infiltrometar A i infiltrometar B služe kao mjerni bunari infiltracije i isparavanja,

odnosno kao dva zatvorena hidrološka sustava u kojima se odvija proces vertikalne

izmjene vode između atmosfere i podzemne vode na određenoj dubini.

Na dnu bunara postavljen je drenažni sloj od šljunka visine 450 mm koji predstavlja

referentni nivo podzemne vode u infiltrometrima. Površinski sloj infiltrometara sastoji

se od humusa sa travom, debljine 300 mm i predstavlja zonu biljnog korijenja prozračne

zone hidrološkog sustava infiltrometara.

Srednji bunar promjera N 1600 mm služi kao kontrolno mjesto u kojem se

nalaze mjerni uređaji za mjerenje izlaznih parametara vertikalne vodne bilance. Mjerno

mjesto opremljeno je električnom rasvjetom, silaznim ljestvama za pristup i s manjom

automatskom crpkom za izbacivanje izmjerenih količina vode od efektivne infiltracije iz

mjernih bunara.

Kontrolni bunar povezan je sa bunarima-infiltrometrima sustavom od tri pocinčane

cijevi

N ¾ ̋ po vertikali, koje su ugrađene u betonske stijenke infiltrometara. [5]

Slika 8. Kontrolni bunar



Sustav od tri pocinčane cijevi sastoji se od tri nivoa po 50 cm, i time je

omogućeno podešavanje stanja hidrološkog sustava na tri različita nivoa podzemne

vode od površine zemljišta (200 cm, 150 cm, 100cm). Pocinčane cijevi nalaze se u

dijelu bunara-infiltrometara i zaštićene su pocinčanom žičanom mrežicom koja

spriječava ispiranje sitnih frakcija materijala iz bunara usljed efektivne infiltracije.

Unutar kontrolnog bunara, po dvije pocinčane cijevi su zatvorene odgovarajućim čepom,

i time je na slobodnoj cijevi omogućeno mjerenje izlaza iz hidrološkog sustava za

odabrani nivo podzemne vode u njemu. Radi kontrole stanja sustava i mjerenja

promjena nivoa podzemne vode u bunarima-infiltrometrima, u kontrolnom bunaru su

ugrađene pijezometarske cijevi od prozirne plastike N ½ ̋ .

Time je omogućeno mjerenje trenutnog stanja nivoa podzemne vode, te mjerenje

snižavanja nivoa usljed vertikalnog gibanja vode u hidrološkom sustavu od nivoa

podzemne vode prema atmosferi. Takvi pijezometri mogu služiti i za kontrolirano

dodavanje vode kroz lijevak koji se nalazi na vrhu pijezometara u bunare-infiltrometre u

slučaju potrebe korekcije nivoa podzemne vode u bunarima. Mjerenje količine efektivne

infiltracije iz bunara-infiltrometara vrši se u kontrolnom bunaru automatskim,

elektronskim mjeračima tipa RG 50 proizvođača Seba-Hydrometrie.

U zoni mikrolokacije infiltrometara postavljen je kišomjer tipa Hellmann na razini

površine zemljišta koja odgovara razini zemljišta bunara-infiltrometara. Uz kišomjer

postavljen je i automatski, elektronski mjerač oborina (ombrograf). [5]

Slika 9. Hellmanov kišomjer sa ombrografom



Na plićem dijelu aluvijalnih nanosa prostora vodocrpilišta ˶Varkom̋ nalaze se

pjeskoviti šljunci homogenog sastava. Isti se geološki sastav zemljišta nalazi u

prozračnoj zoni infiltrometara sa međuzrnatom volumenskom poroznosti od n = 25%.

Hidraulička vodljivost (K) je 9.0 cm/s što odgovara strukturi okolnog aluvijalnog

zemljišta do dubine od 16 m. Time je na infiltrometarskoj stanici sa mjernom opremom

moguće mjeriti večinu osnovnih procesnih čimbenika koji određuju vertikalnu vodnu

bilancu aluvijalnog zemljišta.

5.1.Mjerenja na infiltrometarskoj postaji ˶Varkom̋ Varaždin

Na infiltrometarskoj mjernoj stanici ˶Varkom̋ Varaždin provode se svakodnevna

mjerenja hidroloških i meteroloških veličina kao ulaznih parametara u hidrološki sustav

infiltrometara :

• Mjerenje temperature zraka u tri termina dnevno (7, 14, i 21 sat)

• Mjerenje visine snježnog pokrivača

• Mjerenje količine oborine u dva termina dnevno (7 i 21 sat)

• Mjerenje kratkotrajnih oborina elektronskim automatskim registratorom i to

kontinuirano

• Mjerenje efektivne infiltracije na dva infiltrometra sa različitim nivoima

podzemne vode

• Mjerenje promjene nivoa podzemne vode u piezometru B, nekontinuirano u dva

termina dnevno (7 i 21 sat)

• Mjerenje promjene nivoa podzemne vode u piezometru A, kontinuirano

automatskim elektronskim limnigrafom

Istovremeno se prikupljaju podaci od Državnog hidrometerološkog zavoda Hrvatske za

osnovne meterološke parametre koji se redovito mjere na OMS Varaždin:

• Dnevne vrijednosti isparavanja (isparitelj klase A)

• Dnevne vrijednosti oborina (Hellmann-ov kišomjer)

• Dnevne vrijednosti temperature zraka

• Dnevna maksimalna i minimalna temperatura zraka



• Visina snijega

• Dnevna relativna vlažnost zraka

• Dnevna brzina vjetra na visini od 2 m od tla

• Srednji dnevni pritisak zraka

• Dnevni pritisak vodene pare u zraku

• Dnevni maksimalni pritisak vodene pare u zraku

5.2. Proračun stvarne evapotranspiracije (Ea)

S obzirom da na infiltrometrima nema površinskog otjecanja vode, veličina

isparavanja se može odrediti kao razlika izmjerene oborine (ulaz vode u infiltrometar) i

izmjerene infiltracije (izlaz vode iz infiltrometra) u odgovarajućim vremenskim

razdobljima.

Ta veličina je dio ukupnih gubitaka vode iz vertikalne vodne bilance, a odnosi se na

veličinu realne ili aktuelne evapotranspiracije (Ea). To je proces koji u prirodi povezuje

promjenu vodnog režima zemljišta, nastalu od isparavanja sa zemljišta zajedno sa

transpiracijom biljnog pokrova. Računske vrijednosti isparavanja na infiltrometrima,

odnosno veličina aktuelne evapotranspiracije (Ea) i vrijednosti efektivne infiltracije (Ie)

dobivene su orginalnim modelom računanja (model Varkom) izvedenim na osnovu

dosadašnjih istraživanja na mjernoj stanici.

Ea = w· P · tⁿ [mm/mjesec] [5]

Ea – realna ili aktuelna evapotranspiracija

w – koeficijent ovisan o vrsti biljnog pokrova ( w = 0,173)

P - mjesečni iznos oborina (mm)

t - srednja mjesečna temperatura zraka (ºC)

n - eksponent zavisan od vrste zemljišta (za aluvijalno zemljište rijeke Drave kod

Varaždina eksponent je definiran ranijim analizama temeljem izmjerenih podataka (n =

0,55)



5.3. Proračun efektivne infiltracije (I e)

Prema modelu ˶Varkom̋ vrijednosti efektivne infiltracije dobivene su pomoću

ovog izraza:

I e = P (1 – w · tⁿ) [mm/mjesec]

I e – efektivna infiltracija

w – koeficijent ovisan o vrsti biljnog pokrova ( w = 0,173)

P - mjesečni iznos oborina (mm)

t - srednja mjesečna temperatura zraka (ºC)

n - eksponent zavisan od vrste zemljišta

5.4. Desetogodišnja mjerenja na infiltrometarskoj stanici ˶Varkom̋

Rezultati koji su dobiveni tijekom istraživanja iz zadnjeg desetogodišnjeg

mjerenja (1994-2004) prikazani su u tablici 2, te grafički prikazani na slici 10.

Tablica 2. Desetogodišnja mjerenja na infiltrometarskoj stanici ˶Varkom̋

I P - I1994/1995 10,53 955,2 0,00 616,18 1399,17 384,10 625,80 48,081995/1996 9,04 876,8 0,00 519,77 1375,83 359,70 555,00 43,701996/1997 9,73 828,4 7,00 582,70 1422,00 237,70 590,70 39,001997/1998 11,19 1142,4 7,00 784,06 1768,42 303,30 871,80 41,881998/1999 10,02 1339,8 7,00 851,89 1503,80 188,35 1151,45 23,011999/2000 11,13 636,2 57,00 316,05 1245,83 146,47 501,98 23,652000/2001 11,52 816,1 11,00 505,50 1289,85 150,43 683,73 23,832001/2002 10,44 847,46 29,00 546,79 1322,04 174,19 673,27 23,852002/2003 10,91 478,42 72,00 300,94 1396,56 266,99 271,22 47,712003/2004 10,3 794,1 42,00 499,99 1438,06 328,07 543,22 44,40

Godišnje 10,48 871,49 23,20 552,39 1416,16 253,93 646,82 35,91

Evapotr. [mm]

Piezometar [mm]

Infiltracija I [mm] Koeficijent inf. I/P [%]

Datum Temperatura zraka [C]

Oborina P[mm]

Snijeg [dana]



Infiltrometarska stanica Varkom (1994.-2004.)

10,539,04

9,7311,19

10,0211,13 11,52

10,44 10,91 10,30

48,08

43,70

39,00

41,88

23,01 23,65 23,83 23,85

47,71

44,40

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

950

1000

1050

1100

1150

1200

1250

1300

1350

1994/95 1995/96 1996/97 1997/98 1998/99 1999/00 2000/01 2001/02 2002/03 2003/04

Ob

ori

ne

, in

filt

raci

ja,

ev

ap

otr

an

spir

aci

ja [

mm

]

Oborine [mm] Infiltracija [mm] Evapotranspiracija [mm] Temperatura[C] Koeficijent infiltracije [%]

Slika 10. Grafički prikaz mjerenja na infiltrometarskoj stanici ˶Varkom̋

Grafikon koji je prikazan na slici 10. prikazuje oborine, infiltraciju,

evapotranspiraciju, temperaturu i koeficijent infiltracije koje su dobivene tj. izmjerene

za desetogodišnje razdoblje od 1994. do 2004. godine za područje infiltrometarske

stanice ˶Varkom̋.

Iz grafikona se može zaključiti da su najveće oscilacije što se oborina tiče svakih par

godina. Od 1994/1995 godine pa do 1996/1997 godine nije bilo značajnije promjene.

Padaline su bile u intervalu od 850 mm do 950 mm, a onda se 1997/1998 godine

dogodio nagli skok na 1142 mm, i već u idućoj hidrološkoj godini 1998/1999 trend

porasta se nastavlja.

Oborine rastu na 1340 mm, što je i najviše zabilježenih oborina u promatranom

desetogodišnjem razdoblju. Od 1999. godine pa na dalje bilježimo trend pada, i u

razdoblju do 2004. godine oborine su bile u intervalu od 450 mm do 900 mm.

Infiltracija je konstantna tokom promatranog desetogodišnjeg razdoblja u intervalu od

146 mm pa do 384 mm.

Najveća infiltracija zabilježena je u hidrološkoj godini 1994/1995, a najmanja u

1999/2000 godini. Evapotranspiracija prati trend oborina. Zapazio sam da, ukoliko je

godina sa više padalina, veća je i evapotranspiracija.



Tako je najveća evapotranspiracija zabilježena u hidrološkoj godini sa najviše padalina

1998/1999 i iznosila je 852 mm, dok je u godini sa najmanje oborina (2002/2003)

zabilježena i najmanja evapotranspiracija i iznosila je 301 mm.

Temperatura je u tom promatranom desetogodišnjem razdoblju bila u intervalu od 9,04

ºC (1995/1996) do 11,52 ºC (2000/2001). Iz grafikona ne mogu konstatirati zavisnost

temperature o drugim promatranim parametrima. Temperatura se povisuje i smanjuje za

manje od pola ºC kroz godine neovisno o oborinama, infiltraciji ili o evapotranspiraciji.

Koeficijent infiltracije predstavlja odnos mjesečne infiltracije na infiltrometru i

izmjerene oborine koja je tu infiltraciju uzrokovala. Prema tome, iz grafikona možemo

zaključiti da postoje velike oscilacije tokom promatranog razdoblja. Najmanji

koeficijent infiltracije bio je 1998/1999 godine kada je i bilo najviše oborina, te je

iznosio 23%. Najviši koeficijent infiltracije bilježimo u hidrološkoj godini 1994/1995, te

je iznosio 48%.

Nakon svega mogu primjetiti da su neki promatrani parametri zavisni jedni o drugome

(oborine-evapotranspiracija, infiltracija-koeficijent infiltracije), ali za temperaturu na

žalost ne mogu konstatirati bilo kakvu ovisnost o drugim parametrima, jer neovisno o

njima temperatura ili raste, ili pada.



6. Vodna bilanca sliva rijeke Plitvice

Rijeka Plitvica je smještena između južne strane rijeke Bednje i sjeverne strane u

aluvijalnoj dolini uz grad Varaždin. Ukupna površina sliva sa hidrološkom stanicom

Kneginec Donji je 125 km². Na temelju opsežnih hidroloških mjerenja (hidroloških i

meteroloških parametara u slivu rijeke Plitvice), napravljena je hidrološka obrada sliva

vodenih struja. Na hidrološkoj stanici Kneginec Donji postoji redovito mjerenje

vodostaja i protoka vode. Za desetogodišnje razdoblje (1995-2004) tokom kojeg se

kontinuirano pratilo i istraživalo, provela se analiza i ocjena stanja vodnog sliva na

hidrološkoj postaji u Knegincu Donjem. Posebno je izdvojena vertikalna vodna bilanca

porječja koja je dominantna u ukupnom godišnjem stanju vrijednosti. Za potrebe

istraživanja režima podzemne vode na poljoprivrednim površinama, uzima se kao

dominantan vertikalni proces u hidrološkom ciklusu. Za izračun ukupne vodne bilance,

vertikalni procesi u hidrološkom ciklusu uzimaju se kao danas najznačajniji element

podzemnih ˶punjenja̋.

Možemo reći da je najveći dio sliva rijeke Plitvice pravo aluvijalno područje, ponajviše

pod utjecajem vertikalnih procesa u hidrološkom ciklusu. Stanje voda na promatranom

području ovisi o tome da se padaline u vodnoj bilanci gledaju direktno kao ulaz, a

infiltracija i evapotranspiracija kao izlaz. Analiza vertikalnih procesa u hidrološkom

ciklusu može se sagledati na infiltrometraskoj stanici ˶Varkom̋ Varaždin (slika 6.), dok

se sa vodoravnim procesom pražnjenja moguće upoznati na mjerenju u hidrometarskoj

hidrološkoj postaji Kneginec Donji na rijeci Plitvica koja je u blizini Varaždina.

Izvor rijeke Plitvice je na zapadnoj uzvisini kraj malog sela Vinica (220m nadmorske

visine), i ulijeva su u rijeku Dravu sjeverno od sela Veliki Bukovec.

Slika 12. Izvor rijeke Plitvice



Slivu pored glavne rijeke Plitvice, čini i više potoka koji su uglavnom sa desne strane.

Sliv pripada nizinskim vodama čije struje pripadaju aluviju rijeke Drave.

Slika 11. Smještaj sliva rijeke Plitvice [4]

Na temelju cjelovitog mjerenja hidroloških i meteroloških parametara u slivu rijeke

Plitvice na hidrološkoj stanici Kneginec Donji i na infiltracijskoj stanici ˶Varkom̋

Varaždin, napravljena je hidrološka obrada sliva.

Za hidrološku obradu sliva korišteni su podaci o mjerenjima od 1995-2004. godine:

• Kiše [mm] za stanice na promatranom području za razdoblje 1995-2004.godine

• Vodostaja [cm] na hidrološkoj stanici Kneginec Donji za razdoblje 1995-

2004.godine

• Podatke o izmjerama tokova u razdoblju 1995-2004. godine

• Podaci mjerenja na infiltracijskoj stanici ˶Varkom̋



Infiltrometarska stanica tijekom godine kontinuirano svakih sat vremena treba

mjeriti sljedeće meterološke i hidrološke parametre:

• Mjerenje temperature zraka (t)

• Mjerenje oborina (P)

• Mjerenje evapotranspiracije iz otvorene razine vode (E)

• Mjerenje infiltracije u dva infiltrometra s različite razine podzemnih voda

(infiltrometar A i infiltrometar B)

• Mjerenje nivoa podzemnih voda u infiltrometrima na odgovarajućim

piezometrima

Sljedi proračun prosječne godišnje količine oborina Thissenovim postupkom na

promatranom slivu gdje smo dobili srednje mjesečne i godišnje količine oborina [mm]

za razdoblje od 1995-2004. godine.

Slika 12. Grafički prikaz izračuna metode Thissena



Na karti pogodnog mjerila ucrtaju se granice analiziranog sliva i nanose točke u

kojima se mjere oborine. Zatim se povlače pomoćne linije između svih susjednih

oborinskih postaja na karti, te se konstruiraju simetrale pomoćnih linija koje formiraju

mrežu zatvorenih poligona, po jedan poligon oko svake oborinske stanice.

Tablica 3. Srednje mjesečne i godišnje količine oborina za razdoblje 1995-2004

Stanica I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. god.1 Klenovnik 65 63 73 96 100 122 130 119 100 85 101 83 11372 Ivanec 71 61 82 90 94 122 114 105 98 84 106 91 11183 Šaulovec 59 53 64 77 92 116 103 98 86 75 90 75 9884 Varaždin 49 43 52 67 80 100 99 98 78 67 77 65 8755 Varaždinske toplice 57 49 56 70 86 96 101 88 76 65 81 74 8996 Križovljan grad 58 55 63 81 81 114 105 86 83 73 91 81 9717 Petrijanec 61 52 62 74 84 106 107 97 80 67 85 67 942

Tablica 4. Proračun godišnje količine Thissenovim postupkom

Broj stanice Stanica Puk [mm] A [km²] P·A [m³]

1 Klenovnik 1137 10.80 1227960

2 Ivanec 1118 8.85 989430

3 Šaulovec 988 58.33 5763004

4 Varaždin 875 18.53 1621375

5 Varaždinske

toplice

971 2.2 196142

6 Križovljan grad 942 3.73 351366

7 Petrijanec 899 24.84 2233116

∑ 6930 127.28 11882393

( )n nsred

P AP

A

⋅= ∑ =

11882393

12728000= 0.93m = 930 mm



Da bi definirali protočnu krivulju potrebni su nam određeni parametri, koje pak

dobivamo jednostavnim mjerenjima visine vodostaja i protoka. potrebni podaci dati su u

tablici 5.

Prilog 1 – 10. Izmjereni vodostaji na hidrološkoj stanici Kneginec Donji za 1995-2004.

godinu

Tablica 5. Izmjereni vodostaji

M je re n je V o d o s ta j H (m ) P ro to k (m ³/s )

2 .1 7 .1 9 9 5 6 0 0 ,6 0 1 ,0 9

4 .4 .1 9 9 5 5 7 0 ,5 7 1 ,7 0

9 .2 0 .1 9 9 5 8 3 0 ,8 3 2 ,7 6

1 0 .6 .1 9 9 5 5 2 0 ,5 2 1 ,1 1

1 1 .3 .1 9 9 5 4 1 0 ,4 1 0 ,7 3

3 .2 5 .1 9 9 6 4 2 0 ,4 2 1 ,1 1

5 .1 3 .1 9 9 6 8 5 0 ,8 5 3 ,9 9

6 .2 1 .1 9 9 6 4 6 0 ,4 6 0 ,5 5

9 .6 .1 9 9 6 9 9 0 ,9 9 2 ,1 5

9 .2 3 .1 9 9 6 7 3 0 ,7 3 2 ,0 5

2 .1 8 .1 9 9 7 5 6 0 ,5 6 2 ,0 8

4 .1 6 .1 9 9 7 4 4 0 ,4 4 0 ,5 3

6 .3 .1 9 9 7 4 6 0 ,4 6 0 ,1 6

9 .1 7 .1 9 9 7 4 9 0 ,4 9 0 ,4 2

9 .2 5 .1 9 9 7 4 0 0 ,4 0 0 ,2 7

2 .1 7 .1 9 9 8 3 9 0 ,3 9 0 ,5 8

6 .3 .1 9 9 8 5 4 0 ,5 4 0 ,2 3

9 .1 5 .1 9 9 8 2 0 2 2 ,0 2 1 4 ,4 3

1 0 .2 2 .1 9 9 8 1 0 4 1 ,0 4 4 ,2 9

1 1 .1 8 .1 9 9 8 7 4 0 ,7 4 2 ,8 9

3 .2 0 .1 9 9 9 4 2 0 ,4 2 1 ,1 7

4 .2 3 .1 9 9 9 6 3 0 ,6 3 2 ,3 0

1 1 .8 .1 9 9 9 4 4 0 ,4 4 0 ,4 8

3 .2 2 .2 0 0 0 3 6 0 ,3 6 0 ,5 4

4 .2 1 .2 0 0 0 4 0 0 ,4 0 0 ,3 5

8 .1 6 .2 0 0 0 3 5 0 ,3 5 0 ,1 4

3 .6 .2 0 0 1 3 6 0 ,3 6 0 ,5 7

3 .2 8 .2 0 0 1 7 0 0 ,7 0 3 ,5 9

5 .3 .2 0 0 1 4 5 0 ,4 5 0 ,5 9

9 .1 8 .2 0 0 1 7 5 0 ,7 5 0 ,7 8

4 .4 .2 0 0 2 2 0 0 ,2 0 0 ,1 7

7 .1 8 .2 0 0 2 3 4 0 ,3 4 0 ,1 4

1 0 .3 0 .2 0 0 2 3 9 0 ,3 9 0 ,3 3

1 1 .2 5 .2 0 0 2 2 6 0 ,2 6 0 ,1 9

1 2 .8 .2 0 0 2 6 7 0 ,6 7 3 ,1 2

2 .1 3 .2 0 0 3 2 2 0 ,2 2 0 ,3 3

3 .4 .2 0 0 3 5 8 0 ,5 8 3 ,0 3

3 .2 5 .2 0 0 3 2 0 0 ,2 0 0 ,4 2

1 1 .2 7 .2 0 0 3 1 5 0 ,1 5 0 ,1 5

2 .1 3 .2 0 0 4 1 4 0 ,1 4 0 ,2 2

3 .1 2 .2 0 0 4 2 3 0 ,2 3 0 ,4 4

3 .2 3 .2 0 0 4 1 9 6 1 ,9 6 1 9 ,7 0

4 .1 5 .2 0 0 4 8 7 0 ,8 7 5 ,9 5

1 0 .1 1 .2 0 0 4 7 2 0 ,7 2 1 ,2 1



Tablica 6. Parametri za protočnu krivulju

r e d n i v o d o s ta j H + B p r o to k x y

b ro j H [m ] [m ] Q [m 3 / s ] lo g [H + B ] lo g Q x2

x y

1 0 ,6 0 0 ,5 0 1 ,0 9 - 0 ,3 0 1 0 0 ,0 3 7 8 0 ,0 9 0 6 -0 ,0 1 1 4

2 0 ,5 7 0 ,4 7 1 ,7 0 - 0 ,3 2 7 9 0 ,2 3 0 7 0 ,1 0 7 5 -0 ,0 7 5 6

3 0 ,8 3 0 ,7 3 2 ,7 6 - 0 ,1 3 6 7 0 ,4 4 0 6 0 ,0 1 8 7 -0 ,0 6 0 2

4 0 ,5 2 0 ,4 2 1 ,1 1 - 0 ,3 7 6 8 0 ,0 4 4 9 0 ,1 4 1 9 -0 ,0 1 6 9

5 0 ,4 1 0 ,3 1 0 ,7 3 - 0 ,5 0 8 6 -0 ,1 3 8 5 0 ,2 5 8 7 0 ,0 7 0 4

6 0 ,4 2 0 ,3 2 1 ,1 1 - 0 ,4 9 4 9 0 ,0 4 5 7 0 ,2 4 4 9 -0 ,0 2 2 6

7 0 ,8 5 0 ,7 5 3 ,9 9 - 0 ,1 2 4 9 0 ,6 0 1 2 0 ,0 1 5 6 -0 ,0 7 5 1

8 0 ,4 6 0 ,3 6 0 ,5 5 - 0 ,4 4 3 7 -0 ,2 6 3 6 0 ,1 9 6 9 0 ,1 1 7 0

9 0 ,9 9 0 ,8 9 2 ,1 5 - 0 ,0 5 0 6 0 ,3 3 2 6 0 ,0 0 2 6 -0 ,0 1 6 8

1 0 0 ,7 3 0 ,6 3 2 ,0 5 - 0 ,2 0 0 7 0 ,3 1 0 9 0 ,0 4 0 3 -0 ,0 6 2 4

1 1 0 ,5 6 0 ,4 6 2 ,0 8 - 0 ,3 3 7 2 0 ,3 1 7 4 0 ,1 1 3 7 -0 ,1 0 7 1

1 2 0 ,4 4 0 ,3 4 0 ,5 3 - 0 ,4 6 8 5 -0 ,2 7 2 5 0 ,2 1 9 5 0 ,1 2 7 7

1 3 0 ,4 6 0 ,3 6 0 ,1 6 - 0 ,4 4 3 7 -0 ,8 0 9 7 0 ,1 9 6 9 0 ,3 5 9 2

1 4 0 ,4 9 0 ,3 9 0 ,4 2 - 0 ,4 0 8 9 -0 ,3 7 5 7 0 ,1 6 7 2 0 ,1 5 3 6

1 5 0 ,4 0 0 ,3 0 0 ,2 7 - 0 ,5 2 2 9 -0 ,5 7 3 5 0 ,2 7 3 4 0 ,2 9 9 9

1 6 0 ,3 9 0 ,2 9 0 ,5 8 - 0 ,5 3 7 6 -0 ,2 3 2 8 0 ,2 8 9 0 0 ,1 2 5 2

1 7 0 ,5 4 0 ,4 4 0 ,2 3 - 0 ,3 5 6 5 -0 ,6 4 0 2 0 ,1 2 7 1 0 ,2 2 8 2

1 8 2 ,0 2 1 ,9 2 1 4 ,4 3 0 ,2 8 3 3 1 ,1 5 9 1 0 ,0 8 0 3 0 ,3 2 8 4

1 9 1 ,0 4 0 ,9 4 4 ,2 9 - 0 ,0 2 6 9 0 ,6 3 2 1 0 ,0 0 0 7 -0 ,0 1 7 0

2 0 0 ,7 4 0 ,6 4 2 ,8 9 - 0 ,1 9 3 8 0 ,4 6 1 2 0 ,0 3 7 6 -0 ,0 8 9 4

2 1 0 ,4 2 0 ,3 2 1 ,1 7 - 0 ,4 9 4 9 0 ,0 6 8 2 0 ,2 4 4 9 -0 ,0 3 3 7

2 2 0 ,6 3 0 ,5 3 2 ,3 0 - 0 ,2 7 5 7 0 ,3 6 1 7 0 ,0 7 6 0 -0 ,0 9 9 7

2 3 0 ,4 4 0 ,3 4 0 ,4 8 - 0 ,4 6 8 5 -0 ,3 2 0 6 0 ,2 1 9 5 0 ,1 5 0 2

2 4 0 ,3 6 0 ,2 6 0 ,5 4 - 0 ,5 8 5 0 -0 ,2 7 0 0 0 ,3 4 2 3 0 ,1 5 8 0

2 5 0 ,4 0 0 ,3 0 0 ,3 5 - 0 ,5 2 2 9 -0 ,4 4 9 8 0 ,2 7 3 4 0 ,2 3 5 2

2 6 0 ,3 5 0 ,2 5 0 ,1 4 - 0 ,6 0 2 1 -0 ,8 5 0 8 0 ,3 6 2 5 0 ,5 1 2 2

2 7 0 ,3 6 0 ,2 6 0 ,5 7 - 0 ,5 8 5 0 -0 ,2 4 3 4 0 ,3 4 2 3 0 ,1 4 2 4

2 8 0 ,7 0 0 ,6 0 3 ,5 9 - 0 ,2 2 1 8 0 ,5 5 5 0 0 ,0 4 9 2 -0 ,1 2 3 1

2 9 0 ,4 5 0 ,3 5 0 ,5 9 - 0 ,4 5 5 9 -0 ,2 3 1 4 0 ,2 0 7 9 0 ,1 0 5 5

3 0 0 ,7 5 0 ,6 5 0 ,7 8 - 0 ,1 8 7 1 -0 ,1 0 8 5 0 ,0 3 5 0 0 ,0 2 0 3

3 1 0 ,2 0 0 ,1 0 0 ,1 7 - 1 ,0 0 0 0 -0 ,7 5 7 0 1 ,0 0 0 0 0 ,7 5 7 0

3 2 0 ,3 4 0 ,2 4 0 ,1 4 - 0 ,6 1 9 8 -0 ,8 4 1 6 0 ,3 8 4 1 0 ,5 2 1 6

3 3 0 ,3 9 0 ,2 9 0 ,3 3 - 0 ,5 3 7 6 -0 ,4 8 5 5 0 ,2 8 9 0 0 ,2 6 1 0

3 4 0 ,2 6 0 ,1 6 0 ,1 9 - 0 ,7 9 5 9 -0 ,7 1 9 0 0 ,6 3 3 4 0 ,5 7 2 2

3 5 0 ,6 7 0 ,5 7 3 ,1 2 - 0 ,2 4 4 1 0 ,4 9 3 9 0 ,0 5 9 6 -0 ,1 2 0 6

3 6 0 ,2 2 0 ,1 2 0 ,3 3 - 0 ,9 2 0 8 -0 ,4 8 4 1 0 ,8 4 7 9 0 ,4 4 5 8

3 7 0 ,5 8 0 ,4 8 3 ,0 3 - 0 ,3 1 8 8 0 ,4 8 1 9 0 ,1 0 1 6 -0 ,1 5 3 6

3 8 0 ,2 0 0 ,1 0 0 ,4 2 - 1 ,0 0 0 0 -0 ,3 7 4 7 1 ,0 0 0 0 0 ,3 7 4 7

3 9 0 ,1 5 0 ,0 5 0 ,1 5 - 1 ,3 0 1 0 -0 ,8 1 2 5 1 ,6 9 2 7 1 ,0 5 7 1

4 0 0 ,1 4 0 ,0 4 0 ,2 2 - 1 ,3 9 7 9 -0 ,6 6 1 5 1 ,9 5 4 2 0 ,9 2 4 8

4 1 0 ,2 3 0 ,1 3 0 ,4 4 - 0 ,8 8 6 1 -0 ,3 5 6 5 0 ,7 8 5 1 0 ,3 1 5 9

4 2 1 ,9 6 1 ,8 6 1 9 ,7 0 0 ,2 6 9 5 1 ,2 9 4 5 0 ,0 7 2 6 0 ,3 4 8 9

4 3 0 ,8 7 0 ,7 7 5 ,9 5 - 0 ,1 1 3 5 0 ,7 7 4 2 0 ,0 1 2 9 -0 ,0 8 7 9

4 4 0 ,7 2 0 ,6 2 1 ,2 1 - 0 ,2 0 7 6 0 ,0 8 4 2 0 ,0 4 3 1 -0 ,0 1 7 5

Σ - 1 9 ,4 5 1 1 - 2 , 5 4 5 3 1 3 ,6 5 2 3 7 ,5 2 1 6

n logA + ΣX γ = ΣX

ΣX logA + ΣX2

γ = ΣXY

44 logA -19,4511 γ = -2,5453

-19,4511 logA + 13,6523 γ = 7,5216

γ = 1,2657

A = 3,1746



Iz izmjerenih podataka i pomoću eksponencijalne funkcije izračunali smo

eksponent δ i A (koeficijent koji definira tu eksponencijalnu funkciju). Izračunali smo

koeficijente X i Y te smo metodom najmanjih kvadrata odredili koeficijent δ i A.

Pomoću dobivene eksponencijalne funkcije izračunali smo protoke za zadani vodostaj te

smo grafički prikazali protočnu krivulju (Slika 13).

Protočna krivulja za razdoblje (1995 - 2004) godine

Q = 3,1746 (H - 0,10) 1,2657

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

200

210

220

230

240

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Q [m3/s]

H [cm]

Mjereni podaci Protočna krivulja

Slika 13. Protočna krivulja



U sljedećoj tablici biti će prikazani ukupni volumeni koji su protekli kroz sliv

rijeke Plitvice u razdoblju od 1995. do 2004. godine za svaku pojedinu godinu.

Prilog 11 – 20. Izračun ukupnog volumena vode za rijeku Plitvicu za razdoblje 1995-

2004. godinu

Tablica 7. Ukupni volumen vode za desetogodišnje razdoblje (1995-2004)

Ukupni dekadni volumen po godinama [m3]Srednji

višegodišnji volumen

Ukupni višegodišnji

volumen1995. 1996. 1997. 1998. 1999. 2000. 2001. 2002. 2003 2004. [m3] [m3]

1 316.802,26 325.168,68 1.393.074,62 381.915,92 588.427,20 1.969.691,62 949.826,90 1.480.602,20 1.193.107,54 465.649,32 906.426,63 9.064.266,26I. 2 628.694,92 603.238,44 3.724.479,91 697.695,48 1.095.958,08 3.541.235,97 1.572.890,14 2.091.705,62 2.265.228,51 1.517.934,77 1.773.906,18 17.739.061,85

3 913.573,00 869.556,00 6.596.946,34 1.100.539,28 3.034.208,59 5.529.182,10 2.129.288,12 2.545.417,35 3.168.767,62 3.129.215,99 2.901.669,44 29.016.694,411 1.158.620,68 1.086.661,92 9.000.023,13 1.543.535,86 3.804.491,46 7.792.081,06 2.514.433,06 2.834.969,28 3.985.567,04 4.708.248,99 3.842.863,25 38.428.632,49

II. 2 1.403.668,36 1.451.171,91 11.676.565,46 1.887.654,76 4.360.285,38 9.662.744,33 2.851.946,19 3.014.658,98 4.675.531,19 5.960.835,85 4.694.506,24 46.945.062,423 1.551.274,12 1.788.435,35 12.453.815,02 2.126.376,02 4.809.323,46 11.020.965,29 3.163.958,26 3.124.379,66 5.450.337,76 6.906.989,40 5.239.585,44 52.395.854,361 1.707.416,20 2.077.647,11 13.068.794,88 2.591.983,41 5.335.482,18 12.308.375,22 4.630.091,11 3.280.767,31 6.903.658,96 9.156.087,56 6.106.030,39 61.060.303,95

III. 2 1.914.511,20 2.716.312,32 13.548.553,34 3.058.448,44 5.826.078,66 13.610.328,12 5.551.451,72 3.454.735,10 7.731.565,91 10.266.270,78 6.767.825,56 67.678.255,603 2.706.220,25 3.154.056,61 13.980.624,95 3.663.620,58 6.442.024,26 15.341.333,86 6.215.194,46 3.762.499,66 9.690.029,48 11.094.678,85 7.605.028,30 76.050.282,971 3.233.720,72 3.408.418,21 15.097.884,09 3.976.135,19 6.964.796,10 16.744.982,08 6.560.453,46 4.134.033,65 10.638.829,64 11.884.900,39 8.264.415,35 82.644.153,52

IV. 2 3.948.087,40 3.644.998,69 17.869.031,38 6.524.715,25 7.421.523,78 18.149.739,27 6.631.836,38 4.655.363,73 11.423.644,86 13.749.935,18 9.401.887,59 94.018.875,903 4.181.281,00 8.444.197,56 18.448.419,13 7.067.724,73 7.903.653,06 19.157.540,08 6.813.565,15 5.248.879,97 12.116.144,05 14.379.544,55 10.376.094,93 103.760.949,291 4.323.875,56 9.277.518,50 18.899.518,10 7.387.604,63 8.475.534,66 20.212.031,14 6.955.793,96 5.942.835,37 12.808.623,31 14.912.803,47 10.919.613,87 109.196.138,69

V. 2 4.453.769,32 9.624.217,10 19.294.727,45 7.873.152,17 8.958.510,66 21.263.520,78 7.027.097,05 6.404.479,34 13.376.296,73 15.630.025,12 11.390.579,57 113.905.795,733 4.866.080,90 10.210.380,55 19.677.627,65 10.182.889,73 9.370.396,74 22.025.097,00 7.191.077,87 6.649.346,16 14.179.113,33 16.361.359,75 12.071.336,97 120.713.369,691 5.100.563,59 10.619.327,23 20.011.944,50 11.638.000,37 9.720.437,70 22.608.733,73 7.454.478,09 6.875.517,14 14.895.098,20 16.860.224,63 12.578.432,52 125.784.325,18

VI. 2 5.280.413,83 10.902.477,31 20.326.264,80 14.158.416,38 10.174.625,22 22.790.558,39 8.306.962,07 7.099.708,41 15.572.412,48 17.268.582,48 13.188.042,14 131.880.421,383 6.436.747,88 11.163.612,67 20.667.371,30 15.229.446,82 10.684.696,26 23.043.829,15 9.371.222,94 7.241.548,23 16.286.134,01 17.819.053,56 13.794.366,28 137.943.662,831 10.367.819,32 11.413.740,67 20.984.160,84 16.059.480,15 11.464.482,18 23.320.061,69 10.162.727,62 7.375.866,46 16.919.303,90 18.917.487,51 14.698.513,04 146.985.130,36

VII. 2 10.956.426,72 11.644.394,11 21.296.040,79 16.893.444,33 12.055.838,34 23.604.965,21 10.760.538,55 7.525.227,88 17.516.869,62 19.628.786,92 15.188.253,25 151.882.532,463 11.552.164,81 11.942.299,24 21.659.787,00 17.981.110,98 14.771.442,70 23.821.455,12 11.345.543,86 7.852.482,88 18.084.905,05 20.394.756,59 15.940.594,82 159.405.948,231 12.040.857,03 12.208.922,73 21.975.051,48 19.045.351,76 15.411.061,90 23.955.577,26 11.626.111,88 8.097.319,40 18.588.573,57 20.957.621,10 16.390.644,81 163.906.448,12

VIII. 2 12.445.729,92 12.470.273,33 22.269.208,92 19.847.797,63 15.967.702,54 24.030.677,72 11.821.685,89 8.222.836,37 19.001.742,03 21.408.362,32 16.748.601,67 167.486.016,683 13.166.111,83 12.731.443,25 22.587.109,08 20.374.281,22 16.594.655,50 24.045.553,62 11.994.950,07 8.438.332,87 19.363.937,83 21.852.264,30 17.114.863,96 171.148.639,581 14.128.579,22 12.973.104,05 22.877.879,64 20.900.280,82 17.031.908,62 24.141.524,27 12.166.876,28 9.257.751,22 19.690.364,98 22.372.867,43 17.554.113,65 175.541.136,52

IX. 2 15.378.642,20 13.238.755,57 23.178.878,16 21.415.702,86 17.425.132,30 24.268.325,81 12.299.028,04 10.214.193,41 20.089.783,40 22.990.778,39 18.049.922,01 180.499.220,153 15.894.850,41 13.473.642,61 23.485.158,97 21.861.084,21 17.935.203,34 24.361.492,15 12.458.196,28 10.641.667,50 20.420.676,18 24.388.607,77 18.492.057,94 184.920.579,421 16.457.728,57 13.705.989,49 23.763.228,73 24.120.999,11 18.368.222,86 24.613.909,66 12.603.588,15 12.362.342,90 20.766.707,72 25.260.043,99 19.202.276,12 192.022.761,19

X. 2 18.716.249,46 13.990.918,30 24.048.918,97 24.683.162,57 18.779.227,66 26.039.990,97 12.703.665,53 14.725.334,83 21.997.028,48 26.002.368,90 20.168.686,57 201.686.865,683 19.673.483,21 14.290.777,18 24.346.497,85 25.277.185,38 19.285.946,38 26.942.808,67 12.946.783,43 15.593.969,00 23.073.357,85 26.777.943,60 20.820.875,26 208.208.752,551 20.156.600,77 14.549.587,61 24.607.633,21 25.756.086,21 19.898.183,35 27.899.234,10 13.174.754,24 16.152.213,26 23.701.875,85 27.390.768,26 21.328.693,69 213.286.936,86

XI. 2 21.120.354,62 15.182.381,77 25.472.659,65 26.191.390,28 24.366.482,55 28.907.399,85 13.354.400,14 17.628.788,32 24.172.452,37 28.096.495,27 22.449.280,48 224.492.804,823 21.659.218,84 15.811.512,70 26.297.189,78 26.524.903,82 26.550.487,93 29.963.728,40 13.484.748,82 18.252.732,22 24.573.531,52 29.194.381,71 23.231.243,57 232.312.435,721 22.048.067,36 18.865.874,76 26.909.739,65 26.789.426,06 27.058.865,53 30.769.488,62 13.829.334,55 18.722.681,98 24.965.514,74 30.044.342,87 24.000.333,61 240.003.336,12

XII. 2 22.922.983,90 20.752.722,34 27.555.666,05 27.986.753,25 27.536.761,21 32.442.408,28 15.058.642,75 19.944.188,72 25.351.303,56 31.214.773,31 25.076.620,34 250.766.203,373 23.540.163,01 21.877.910,78 28.130.534,88 32.240.233,96 28.954.583,05 34.224.529,09 16.319.107,02 22.404.149,64 25.890.318,57 32.108.101,72 26.568.963,17 265.689.631,72

mjesec dekade

Godina

1995. 1996. 1997. 1998. 1999. 2000. 2001. 2002. 2003 2004. 1995.÷2004.

Q[m3/s] 0,75 0,70 0,90 1,01 0,91 1,08 0,52 0,71 0,82 1,02 0,84013T[s] 31.536.000,00 31.622.400,00 31.536.000,00 31.536.000,00 31.536.000,00 31.622.400,00 31.536.000,00 31.536.000,00 31.536.000,00 31.622.400,00 31.536.000,00

V[m3] 23.500.863,95 21.978.011,81 28.235.126,89 31.847.139,44 28.711.682,37 34.264.719,94 16.288.792,07 22.293.544,49 25.873.875,51 32.190.969,00 26.494.310,33

Iz tablice 7. jasno se može očitati koje je godine sliv promatrane rijeke Plitvice

bio najbogatiji vodom, a koje je razdoblje bilo najsušnije. Možemo zaključiti da je 2000.

godine bio najveći volumen u desetogodišnjem promatranom razdoblju i iznosio je 34

264 719 94 m³, slijedi ga 2004. godina sa volumenom od 32 190 969 00 m³.

Najmanje vode, zanimljivo, proteklo je odmah godinu kasnije od najvišeg volumena,

dakle 2001. godine, i to skoro za polovicu manje a iznosio je 16 288 792 07 m³.



Slijedi ga godina kasnije 2002. sa volumenom 22 293 544 49 m³.

Možemo zaključiti da postoje poprilično velike oscilacije od godine do godine

za promatrani volumen i da u većini primjera, iza godine u kojoj je vrlo veliki iznos

volumena, slijedi godina ili dvije sa vrlo malim volumenom.

Koeficijent otjecanja (c) predstavlja odnos između prosječne godišnje ukupne

količine istjecanja i prosječne godišnje količine oborina pale na sliv.

26494310,33

31536000

isliv

god

VQ

T= =∑ = 0,84 m/s³

sliv god

sred

Q Tc

P A

⋅=⋅

= 0.84 ³ / 31536000

0.93 12728000 ²

m s s

m m

⋅⋅

=26490240

11837040=2.28 =22.8%

Tako je koeficijent otjecanja za rijeku Plitvicu u promatranom hidrološkom

profilu Kneginec Donji za promatrano razdoblje iznosio c = 22,8%.



Na temelju izmjerenih hidroloških i meteroloških podataka (izračunavanjem

prosječne dnevne, mjesećne, prosječne godišnje te desetljećne tokove), srednji godišnji

protok u promatranom desetogodišnjem razdoblju od 1995-2004. godine iznosio je

Qsr = 0,84 [m³/s]. (slika 15.)

Slika 15. Hidrogram za sliv rijeke Plitvice (Kneginec Donji) 1995-2004.



Prosječna godišnja ukupna količina istjecanja iz sliva rijeke Plitvice je Vo = 26,5

x 106 [m]

Slika 16. Godišnji volumen istjecanja iz sliva rijeke Plitvice u profilu Kneginec Donji

Ukupna količina padalina koja je pala na područje sliva u razdoblju od 1995-

2004. godine bila je Vob = 116,2 x 106 [m³].



7. Monitoring hidroloških i meteroloških parametara na slivu

Mjerenja su osnova za sve obrade i analize svih procesa u svim znanstvenim i

drugim područjima. Meterološki parametri uz najznačajnije isparavanje i oborine su:

• Tlak zraka

• Sunčevo zračenje

• Temperatura zraka

• Relativna vlažnost zraka

• Vjetar

Prema standardima Svjetske meterološke organizacije (WMO), područje na kojem se

obavljaju meterološka mjerenja i monitoring naziva se meterološka stanica.

Krug meterološke stanice mora biti postavljen što dalje od značajnih objekata zbog sve

jačeg utjecaja grada na meterološke parametre. Meterološki krug treba tokom cijelog

dana biti obasjan suncem, a u krugu se postavlja meterološka kućica unutar koje se

nalaze određeni mjerni instrumenti. Meterološka kućica ili zaklon najvažniji je dio

meterološke stanice. Nalazi se na dva metara visine, jer je na toj visini najpovoljnije

vršiti mjerenja kako bi se eliminirali negativni utjecaji padalina, insolacije i vjetra, te

radi stalne cirkulacije zraka kroz kućicu.

Obojana je u bijelu boju kako bi se spriječilo njeno zagrijavanje. Unutar kućice nalaze

se instrumenti koji se inače moraju držati na suhom mjestu, i u hladovini.

Ti instrumenti su: suhi i mokri termometar, živin i alkoholni termometar, termograf,

psihrometar, higrograf, higrometar, Picheov isparitelj.

Slika 17. Meterološki zaklon [10]



Termometar je obično ispunjen živom i mjeri temperaturu žive u cjevčici koja

prati temperaturu zraka. Termograf je instrument koji konstantno mjeri temperaturu i

automatski bilježi očitane vrijednosti na papir. Na infiltrometarskoj stanici ˶Varkom ̋

Varaždin temperatura zraka mjerila se u tri termina dnevno. ( 7, 14 i 21 sat)

Vlažnost zraka prikazuje se na nekoliko načina, najčešće kao relativna vlažnost.

Na promatranoj mjernoj stanici mjerila se dnevna vrijednost relativne vlažnosti zraka.

Mjerni instrument za mjerenje relativne vlažnosti zraka je higrometar (Slika 18.) koji u

realnom vremenu mjeri relativnu vlažnost zraka.

Slika 18. Higrometar [10]

Temeljnu ulogu u procesu isparavanja i transporta vlage ima vjetar. Određen je

brzinom (mjeri se anemografom) i smjerom (mjeri se kompasom).

Slika 19. Anemograf [10]



Isparavanje ima vrlo važnu ulogu u vodnoj bilanci jer je ono direktan gubitak.

Razlikujemo tri vrste isparavanja:

• Evaporacija – prelaženje vode u atmosferu u obliku vodene pare sa slobodne

vodene površine, iz tla i s površine biljaka

• Transpiracija – isparavanje kroz pore, vegetaciju

• Evapotranspiracija – uzajamno događanje evaporacije i transpiracije

Evapotranspiracija može se odrediti na više načina: teorijski, analitički, empirijski i

direktnim mjerenjem. Na promatranoj mjernoj stanici mjerile su se dnevne vrijednosti

isparavanja i to pomoću isparitelja klase A. (Slika 9.)

U analizi vertikalne vodne bilance na infiltrometarskoj stanici ˶Varkom ̋

izračunata je evapotranspiracija na osnovi mjerenih podataka s infiltrometraske stanice.

(Tablica 2.)

Mjerodavni tip oborina je uglavnom kiša jer se ista odmah može iskazati

visinom vodnog stupca [mm], dok snijeg kao oborina postupno ulazi u hidrološki sustav

pri temperaturi od 0°C. Ukupna oborina u određenom razdoblju je zbroj visina kiše i

visine snijega iskazana kao ekvivalent vode u milimetrima. Mjerenje oborina se vrši u

kišomjernim stanicama, a ukoliko se mjere i ostali meteorološki parametri riječ je o

meteorološkim stanicama.

Postoje dvije osnovne grupe kišomjera:

• Pluviometar/ombrometar za mjerenje pojedinačnim očitavanjima

• Pluviograf/ombrograf za kontinuirano mjerenje (Slika 20.)



Slika 20. Pluviograf/ombrograf [10]

Pluviometar daje podatke o izmjerenim dnevnim oborinama u milimetrima

vodnog stupca.

Pluviograf daje rezultate mjerenja tijekom vremena čime se može odrediti jačina ili

intezitet oborine. Krajnji cilj analize je odrediti ovisnost između inteziteta, trajanja i

povratnog razdoblja oborina. Obrada svih izmjera može biti primarna i sekundarna, a za

definiranje vodne bilance koristi se primarna obrada, i to kroz definiranje višegodišnjih

srednjih visina oborina za jednu kišomjernu stanicu i višegodišnjih srednjih visina

oborina palih na sliv.

Za jednu kišomjernu stanicu koristi se princip aritmetičkih sredina svih mjerenja, dok

se za cjelokupni sliv koriste sljedeći načini određivanja srednjih visina oborina:

• Thiessenov postupak

• Postupak izohijeta

Za definiranje srednjih višegodišnjih visina oborina korišten je Thiessenov postupak

(slika 12).

Efektivni dio oborina koji otječe predstavlja otjecanje, odnosno to je ostatak nakon svih

nepovratnih gubitaka koji dolazi raznim procesima u vodotoke, i naziva se efektivna ili

neto oborina. Odnosom između pale oborine i dijela koji otječe definira se

koeficijentom otjecanja.

Mjerenje razine vode ili vodostaja [cm] koristi se za razne potrebe i može se

vršiti na više načina. Osnovna podjela može se izvršiti na mjerenja pojedinačnim

očitavanjima (vodomjerna letva), stepenastim i kosim vodomjerom te neprekidnim

bilježenjem (automatski registratori).



Slika 21. Vodomjerna letva i automatski registrator [10]

Mjerenje dubine se obavlja s ciljem definiranja dna površina pod vodom. Kao i za ostala

mjerenja i ovdje postoje pojedinačna i neprekidna mjerenja. Pojedinačna mjerenja vrše

se hidrometrijski i akustičnim postupakom, dok se za neprekidno mjerenje koristi

ehosonder i distancijski mjerač profila.

Protok je hidrološka veličina koja označava količinu protekle vode u jedinici

vremena. Rijetko se neposredno mjeri, a dobiva se iz drugim mjerenja – npr. dubina

vode i brzina vode mjerena u nekim karakterističnim točkama.

Metode koje se koriste za mjerenje su:

• Volumenska metoda – izravno mjerenje vremena punjenja posude određenog

volumena

• Mjerenje protoka na temelju mjerenja brzina vode- hidrometrijsko krilo,

ultrazvučnim mjeračem

• Mjerenje protoka različitim uređajima i preljevnim građevinama

Hidrološke i klimatološke veličine koje su gore navedene i opisane međusobno

su povezane, a opažaju se i mjere sa svrhom prikupljanja kvalitetnih podataka, koji su

nam pak dalje potrebni za suvremeno i kvalitetno gospodarenje vodnim resursima.

Gospodarenje se odvija putem organizacije mreže postaja u vremenu i prostoru, s ciljem

dobivanja optimalnih informacija. Obrađivanjem dobivenih informacija dolazimo do



skupa podataka koji nam kasnije služe kao podloga za mnoge vodnogospodarske

zadaće.



8. Zaključak

Za stanicu ˶Varkom̋ napravljena je vertikalna bilanca vode. Dati su osnovni

podaci, te pravila mjerenja hidroloških i meteroloških parametara potrebnih za

definiranje vodne bilance. Tokom desetogodišnjih mjerenja i istraživanja na

infiltrometrima dobivene su prosječne godišnje vrijednosti hidroloških i meteroloških

parametara.

Prosječna godišnja količina oborina iznosila je 872 mm, prosječna godišnja temperatura

zraka iznosila je 10,48 ºC. Godišnja infiltracija u prosjeku je iznosila 254 mm, dok je

godišnji koeficijent infiltracije u prosjeku iznosio 35,91 %.

Prosječni godišnji vodostaj piezometra iznosi je 1416 mm, a evapotranspiracija na

razini godine u prosjeku je iznosila 647 mm.

Sliv rijeke Plitvice pripada glatkom prostoru aluvija rijeke Drave. Visinska

razlika od izvora rijeke Plitvice do ušča u rijeku Dravu je od 76 m do 5 km, što je uzrok

prosječnom padu gradijenta rijeke Plitvice od 1,5%.

Na veći dio sliva rijeke Plitvice dominiraju okomiti procesi u hidrološkom

ciklusu.

Ukupno stanje vode rijeke Plitvice ukazuje na siromaštvo površinskih voda (kopneni

tok) i vrlo niskim koeficijentom vode ( c = 22,8%) u hidrološkom profilu Kneginec

Donji.

Prosječni desetogodišnji protok je samo 0,84 m³/s koji obavlja godišnje istjecanje iz

sliva

Vo = 26,5 x 106 m³. Ostatak vode iz volumena sliva rijeke Plitvice sudjeluje u

vertikalnom procesu razmjene vode između atmosfere i podzemnih voda s istaknutim

gubicima vode, te evapotranspiracijom. Ti procesi za desetogodišnje razdoblje

(1995/2004) prikazani su u tablici koja se nalazi u prilozima.

Prilog 21. Rezultati desetogodišnjih mjerenja na rijeci Plitvici



9. Sažetak

Autor: Goran Kapeš

Naslov: Oborine kao ulazni proces vertikalne vodne bilance

Oborine su bilo koji oblik padalina koji se pojavi na Zemlji, bilo u krutom, ili u

tekućem stanju. Oborine se mogu podijeliti prema određenim kriterijima, a najčešće

korišteni su sljedeći: mjesto postanka, oblik, intenzitet, te različiti uvjeti koji izazivaju

vertikalno strujanje zraka.

Hidrološki ciklus je stalni proces kruženja, obnavljanja i prividnog gubljenja

vode na zemlji. Najjednostavnije tumačenje hidrološkog ciklusa je da djelovanjem

sunčeve toplinske energije voda stalno isparava sa površine oceana, mora i drugih

kopnenih i vodenih površina. Te se pare dižu u Zemljinu atmosferu gdje se kondenziraju

i padaju na zemlju tvoreći novi ciklus kretanja voda. Pri takvoj cirkulaciji ukupna

količina vode na Zemlji ostaje nepromijenjena.

Vodna bilanca rezultat je analize hidroloških procesa - kao dijelova hidrološkog

ciklusa na određenom prostoru u određenom vremenu. Pod njenim pojmom

podrazumijeva se analiza, određivanje i uspoređivanje kvantitativnih (količinskih)

pokazatelja prihoda, rashoda i promjena zaliha vlage na utvrđenom ograničenom

prostoru za unaprijed zadano vremensko razdoblje.

Zatim sam obrađivao Infiltrometrijsku stanicu «Varkom» u Varaždinu, koja je

postavljena 1988. godine. Na njoj se mjeri vertikalna vodna bilanca. Posjetom mjernoj

stanici uvidio sam o čemu se zapravo radi, koji je princip mjerenja, te kako to zapravo

izgleda «u stvarnosti».

Za sam kraj, zadatak mi je bio napraviti procjenu stanja vodnog sliva rijeke Plitvice.

Klju čne riječi Oborine

Hidrološki ciklus

Infiltracija

Vodna bilanca

Evapotranspiracija



10. Literatura

1. Bonnaci, O.: Oborine: glavna ulazna veličina u hidrološki ciklus,GEING Split, 1994.

2. Žugaj, R.: Hidrologija, Udžbenik Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb, 2000.

3. Čavlek, E.: Osnove hidrologije, Geodetski fakultet Zagreb, 1992.

4. Patrčević, V.:Hidrološki istražni radovi na eksperimentalnoj stanici Varkom-

Varaždin, godišnji izvještaj, Gradjevinski fakultet, Sveucilišta J.J. Strossmayera, Osijek,

2004

5. Patrčević, V. : Vertikalna bilanca podzemnih voda aluvijalnih zemljišta, Gradjevinski

fakultet, Sveucilišta J.J. Strossmayera, 2005.

6. www.metro-portal.hr

7. www.wikipedia.org

8. www.crometeo.net

9. www.lokos98.edu.glogster.com

10. http://www.meteoplaneta.rs



11. Popis priloga

Prilog 1. Izmjereni vodostaji na hidrološkoj stanici Kneginec Donji za 1995. godinu










Prilog 11. Izračun ukupnog volumena vode za rijeku Plitvicu u 1995. godini










Prilog 21. Rezultati desetogodišnjih mjerenja na rijeci Plitvici

Documents

oborine kao ulazni proces vertikalne vodne bilance · 2017-02-07 · energije bitan za procese na Zemlji. Prema tome, u doljnjem djelu atmosfere doga đa se i ono što je interesantno