Универзитет у БеоградуШумарски факултет у Београду

Одсек за: Eколошки инжeњеринг у заштити земљишних и водних ресурса

З А В Р Ш Н И Р А Д

МОРФОЛОШКЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ РЕЧНОГ КОРИТА ИЗАЗВАНЕ ПОПЛАВАМА НА РЕЦИ

ПЕШТАН СЛИВ КОЛУБАРЕ

Ментор: Кандидат:

др. Војислав Ђековић, ред.проф. Милена Аџић

Београд, октобар 2015

1

Садржај

Н0 Назив поглавља

1. Увод 4

2. Речна долина 8

3. Речни ток 9

4. Методологија истраживања 10

5. Морфолошки процеси на речним токовима 11

6. Хидролошке карактеристике реке Пештан 12

7. Анализа процеса ерозије обала и утицај вегетације на стабилност протицајног профила

15

8. Деформације речног корита 16

9. Генеза и транспорт наноса 18

10. Преглед морфолошких промена у кориту реке Пештан

11. Геолошка стуктура слива

12. Морфолошка анализа речног корита

13. Трансорт вученог наноса

2

14. Транспорт суспендованог наноса

15. Хидраулички прорачун

16. ЗАКЉУЧЦИ

17. ЛИТЕРАТУРА

3

1. Увод

У циклусу кружења воде у природи, кретање воде по површини

земљишта са становишта уређења водотока представља најважнију фазу. Површинско кретање воде се одвија под дејством гравитације, у правцу највећег пада терена. При том кретању вода тежи да се концентрише дуж линија највећег пада, при чему кроз један дуготрајан процес настају површински токови. Сливање воде по површини земљишта без образовања протицајног профила изазива појаву тзв. површинске ерозије, а у фази плувијалне ерозије настаје разарање структурних агрегата земљишта. Дубина воде приликом површинског сливања је врло мала и занемарљива у односу на ширину и дужину фронта сливања. Овакав начин течења одвија се на релативно кратком потезу, због тога што струјни ток проналази такве правце кретања воде који стварају најмање отпоре кретању воде. Након концентрације воде образују се поточићи a са прираштајем слива и све већи токови. Струјања у природним водотоцима се одвијају са развијеним интезитетом турбуленције и на граници мирног и силовитог режима течења. Дуж водотока се смењују зоне силовитог и мирног режима течења, а такође и зоне покретања и акумулације речног наноса. Водоток тежи да сваку препреку савлада са минималним утрошком енергије тока, па се врло често јављају зоне критичног режима течења. Сл. 1.

Слика 1. Река Пештан у зони ушћа након мајских поплава (фото. А. Анђелковић)

4

Турбулентни режим течења у природним водотоцима омогућује хидраулички транспорт, вученог и суспендованог ерозионог материјала дуж водотока.

Концентрацијом падавинских вода, дуж линија највећег нагиба долази до разарања површинских слојева земљине коре, а разарањем стена на високим планинама, стварају се услови за снижавање планинских масива (денудација). Разорени и покренути материјал се преноси у доње ниже делове слива постепено се временом смањује енергија тока, пад дна речног корита, и отпочиње процес таложења и акумулације покренутог материјала. Геолошки састав слива у геолошком времену има одлучујућу улогу у образовању речних долина дуж речних токова. Наиме, од врсте геолошке подлоге зависе пре свега карактеристике ерозионог материјала који се као крајњи продукт распадања јавља у једном сливном подруичју. Стене отпорне на процес распадања, доломити, базалти, гранити, гранодиорити, дацити, и сл. као крајни продукт распадања дају крупан некохерентан ерозиони материјал. Речне долине настале у оваквим условима су уске, са претежно стерилним некохерентним материјалом у дну, а речна корита су плитка и широка. У оваквим условима морфолошког обликовања корита водотока, догађа се стално усклађивање хидрауличког транспорта наноса са транспортним капацитетом водотока. Транспортни капацитет је лимитиран са приливом расположивих количина наноса и појавом великих вода. Нанос у овим условима се креће претежно периодично као вучени и у таласима великих вода.

Хидраулички транспорт наноса зависи од односа стварних вучних сила тока и критичних сила за покретање наноса одређене крупноће:

τ 0= ρ⋅g⋅hmax⋅J 0≥τcr=0 .047⋅g ( ρs−ρ )dsr кN/m2

Где су: ρ

- густина воде (запреминска маса воде);

hmax – максимална дубина воде у профилу;

J0 – пад дна корита у децималном облику;ρ s

- запреминска маса ерозионог материја;

dsr – средњи пречник наноса у профилу, са криве

гранулометријског састава;

g – убрзање гравитације.

5

На основу ове две релације, могуће је дефинисати услове покретања и

акумулације наноса у речном кориту било које крупноће и било које

запреминске масе са криве гранулометријског састава, а такође минимални

пречник наноса којег водоток неће покренути у фази максималних протицаја.

С обзиром да је геолошка структура речног слива неуједначеног састава дуж тока, тј. смењују се зоне различитог геолошког састава, од врло отпорних до слабо отпорних стена, а речни ток увек изналази путеве најмањег отпора, зато се меандрирање речних токова јавља у свим зонама речног тока.

Поред тога, у геолошкој структури сливова због тектонских покрета континенталних плоча долази до образовања секундарних и сталних раседних зона. Ове зоне се пружају по правилу дуж мање отпорних партија геолошког склопа терена, (Лазаревић 1977). Површински речни токови се најчешће пружају дуж ових раседних зона. Отпорне партије геолошких слојева у горњем и средњем току водотока стварају услове за меандрирање површинских токова.

Површински водотокови образују хидрографску мрежу слива, а сви водотокови гравитирају неком већем водотоку у који се уливају. Истовремено са концентрацијом воде настаје ерозија падина и корита водотока, и у зависности од облика агенса који изазива ерозију настају разни ерозиони облици земљишта (глацијална, плувијална, површинска, флувијална, абразиона).

Сва струјања у природним водотоковима одвијају се на граници мирног и силовитог режима течења уз развијен интезитет турбуленције тока. У сваком природном водотоку разликују се две крајње тачке: извориште и ушће. Извориште водотокова се налази у брдско-планинским областима из којих се прикупља вода и нанос, нанос се транспортује под утицајем силе гравитације и хидродинамичких сила тока до зоне одлагања или акумулације наноса. У зони акумулације наноса у геолошком времену образују се речне терасе и алувијалне долине. У алувијалним долинама се развија привредна активност човека. Речне долиниле су коришћене као изворишта квалитетних вода за водоснабдевање становништва и индустрије за наводњавање пољопривредних земљишта и друге намене.

Брдско-планинска подручја у Србији у прошлости су била под вегетацијом доброг склопа и покровности. У тим условима ерозиони процеси су били у домену нормалне ерозије тј.она количина однетог материјала се обнављала у току године. Најефикасније средство уништавања вегетације била је ватра. Наиме, спаљивањем вегетације уништавана је не само вегетација, него и заштитни слој шумске стеље тј.органски слој шумског земљишта, временом је земљиште губило плодност, па се човек селио на друге терене, а процес уништавања вегетације се настављао. Шумовитост у Србији данас износи 27,4%

6

према Шумско привреgној основи Србије(2000). Дугорочни програм пошумљавања обухвата пошумљавање многих голети и других непродуктивних и ерозијом угрожених површина. Уколико се реализује овај стратешки програм Србије, шумовитост би се повећала за следећи уређајни период од 10 година на 42%.

Непосредно после балканских ратова у Србији је живело око 400000 становника. Данас услед наглог развоја урбаних насеља и све већег загађења животне средине улога брдско-планинских подручја у области заштите и обезбеђења квалитетних резерви воде за водоснабдевање становништва је прворазредна. У доњим токовима и алувијалним долинама развија се интезивна урбанизација и коришћење земљишта у пољопривредне сврхе. Неконтролисана примена пестицида и вештачких ђубрива у пољопривреди ствара услове за загађење површинског педолошког слоја земљишта. Поред тога, ове области су изложене негативним утицајима великих вода и перманентним поплавама. У процесу поплава настаје затрпавање речних долина стерилним наносом, а у току трајања поплава уништавају се природна и материјална добра становништва. С озиром да се у таласима великих вода крећу огромне количине речног наноса, који је истовремено коагулант и преносник загађења кроз хидрографску мрежу слива. У таласима великих вода се покреће и кабасти комунални отпад тако да сва ова загађења доспевају у доње токове водотокова. Пошто се ове области поред осталог користе и као изворишта подземних вода за водоснабдевање становништва, обнављање резерви истрошене воде се врши и преко таласа поплавних вода из водотокова. С обзиром да су поплавне воде најчешће загађене, могу створити услове за контаминацију и загађење подземних издани. Све ово указује да се временом заоштрава проблем снабдевања становништва квалитетном водом, а интересовање се помера према изворишту вода и високим планинама.

Доњи делови водотокова се карактеришу развијеним, врло често плодним долинама које се користе на разне начине, а поред осталог и за интезивну пољопривредну производњу и развој урбаних насеља. Степен развоја приобаља зависи од више чинилаца. Неправилна речна корита, пуна рукаваца и ада, са нестабилним обалама и њихово често меандрирање са великом продукцијом наноса из слива и речног корита стварају баријере протицању великих вода, што условљава преливање и пробој насипа и плављење приобаља. Посебан проблем представљају мали водотоци категорије 100-1000км2. Код ових водотокова, након извођења регулације речног корита, евидентан је процес обрастања обала минор корита вегетацијом, док се мајор корито колико толико у оквиру редовних годишњих мера одржава, кошењем траве штити се инундациони простор од појаве високе вегетације. Временом се код пољских и био регулација у оквиру пројектованог протицајног профила формира минор корито са стрмим подсеченим обалама и појавом одрона и ерозионих шкољки на обалама, док вегетација омета протицај великих вода и ствара услове за изливање из основног корита Сл.2. и Сл.3.

7

Слика 2. Изглед регулације након 30 година експлоатације

Слика 3. Вегетација на обалама минор корита

Вегетација кореновим системом додатно анкерује и ојачава косине протицајног профила водотока. Међутим, додатно дејство јачања је изражено само у фази ниске и травне вегетације, која нема значајну масу биљне масе са којом оптерећује косину профила. Уколико се на обалама развија висока ветација она може оптеретити потенцијалну клизну раван на обалама и створити критичне услове за активирање процеса клизања и рушења обала у

8

протицајни профил водотока, на тај начин настају и ерозионе шкољке дуж трасе регулације. Морфолошке промене корита водотока евидентне су, као и сталне форме образовања новог речног корита и трасе водотока. Ове промене некад имају повратно дејство, а у већини случајева образују се неповратне морфолошке промене. Драстичан пример морфолошких промена је појава регресивне ерозије у кориту водотокова и промена трасе водотока. У периоду интезивних поплава врло често се дешава да долази до измештања првобитне трасе водотока у плану као што се десило више пута у кориту реке Колубаре и Пештана.

У овом раду је анализиран начин коришћења земљишта у сливу, и утицај начина коришћења земљишта и вегетације на спречавање концентрације падавинских вода и формирања површинског отицања.

Установљено је да воде и ако имају способност концентрације дуж линија највећег пада због присутне вегетације нису изазвале појаву површинских ерозионих процеса. У кориту водотока са долинских страна које су обрасле вегетацијом, сливале су се бистре и чисте воде, док је речни ток стварао услове за подкопавање рушење обала и одношење ерозионог материјала дуж сливова до зоне одлагања.

9

2. Речна долина

Речна долина представља облик флувијалног рељефа, настао у гео-морфолошком развоју Земљине коре. Речна долина је удубљење у Земљиној кори, издужено, нагнуто и отворено у правцу отицања воде у чијем дну је усечено речно корито. Изнад долинског дна бочно се издижу долинске стране.

Речне долине су разгранате као и речни токови а образују се акумулацијом наноса којег воде доносе са долинских страна и из слива и одлажу у кориту и приобаље водотока. Све те чињенице су довеле до сазнања да су долине изграђене радом морфолошких, ерозионо акумулативних процеса, пре свега ерозијом, глечерима и флувијалним процесима река. Водотоци располажу довољном снагом за вековно моделирање Земљине коре и стварање долинског рељефа. Процес образовања речних долина је веома спор, дуг процес и захтева геолошки дуго временско раздобље, због чега је врло тешко истраживати морфолошке процесе у развоју речних долина. Долине, као геоморфолошки облик, производ су две главне компоненте:

ерозионог рада текуће воде у ком процесу се развија дубинска и бочна ерозија;

и одлагањем, таложењем продуката ерозионог деловања текуће воде.

Уколико преовлађује само дубинска ерозија речна долина поприма облик клисуре или кањона, речна долина се своди на димензије протицајног профила а долинске стране су врло стрме или вертикалне, у овом случају речно корито

пролази кроз партије врло отпорних стена. Карактеристике речних долина

углавном зависе од геолошких карактеристика слива. Уколико је слив изграђен од стена врло отпорних на процес ерозије и уколико се распадањем стена у сливу као крајњи производ јавља крупан стерилан материја, долине су изграђене од шљункова и пескова. Овакве долине су непогодне за пољопривредну производњу, речна корита су плитка и широка. У овом случају бочни прилив ерозионог материјала из профила речне долине је лимитиран транспортним капацитетом водотока за нанос. Обале су нестабилне брзо се руше и лако подкопавају. Угао нагиба обала је у директној вези са углом унутрашњег терења. Свако спуштање нивелете доводи до обрушавања обала и речно корито се постепено шири. У супротном случају када се у сливу јављају стене као што су лапорци, глинци, конгломерати и сл. Долине су изграђене од кохерентног материјала са високим степеном кохезије и великим углом унутрашњег трења. Наравно између ове две крајње групе има пуно прелазних облика. Хидродинамичке карактеристике водотока везане за средње годишње протицаје, зависе од површине слива и средње годишњих падавина у сливу или региону и коефицијента отицања са слива и осталих карактеристика слива. Од хидролошко хидрауличких карактеристика водотока зависи развој рељефа слива и морфологија речног корита водотока у алувијалним долинама и речном сливу.

10

Речна долина у доњем току реке Пештан настала је у процесу плувијале, површинске и флувијалне ерозије слива, корита водотока и акумулативним облицима таложења наноса у доњем и средњем делу слива водотока.

3. Речни ток

Речни токови се пружају дуж речних долина у виду хидрографске мреже, којом се дренирају и површински отичу један део палих и подземних вода. На речним токовима, у већини случајева се могу издвојити горњи, средњи и доњи ток водотока.

Горњи ток карактеришу велики падови (изнад 1%), велика енергија тока и интензиван процес дубинске ерозије. Попречни профили имају облик слова „В“. Ово су зоне настанка велике количине ерозиoног материјала којег водоток транспортује кроз хидрографску мрежу слива;

Средњи ток карактеришу блажи падови речног тока (0,5 - 5,0%). Речно корито показује прве знаке меандрирања, а облици попречних профила се разликују од оних у горњем делу тока. Чест је случај рачвања речног корита у рукавце, а попречни профил има облик параболе. Речни нанос је ситнији од наноса у горњем току;

Доњи ток је речно корито које је формирано у сопственом наносу. У таквим условима речно корито постаје производ узајамног дејства течне и чврсте фазе.

Детерминисање морфолошких промена корита водотока своди се на три компоненте и то:

Промене трасе водотока у речној долини; Промене уздужног профила речног корита; Промене попречних профила речног корита.

Непосредни узрок морфолошких промена речног корита је нарушавање биланса речног наноса, што подразумева диспропорцију између улазних и излазних количина наноса, на једном одређеном сектору водотока. Поремећај биланса наноса може се јавити на целој дужини водотока, тада настају промене уздужног профила реке. Овај случај настаје у процесу опште деформације корита а праћен је активирањем процеса регресивне ерозије. Поред промене уздужног профила, могуће је срести случајеве поремећаја попречног биланса наноса, што условљава промене попречних профила реке у плану.

Речна корита у доњем току, усечена у алувијалне наслаге, формирају мале и средње воде, дугог периода трајања. Због тога природна корита имају ограничену пропусну моћ. При наиласку великих вода долази до њиховог изливања из основног корита и плављења приобаља. Услед таложења наноса у овој зони, приобални појас водотока се издиже изнад осталог терена у речној

11

долини. У периоду појаве великих вода, река по правилу премешта своје корито у ниже делове речне долине и тако на овај начин цела долина бива постепено издигнута у односу на иницијално стање. Према форми речних корита, све природне токове можемо поделити на:

Праволинијске или благо закривљене токове који су карактеристични по наизменичним спрудовима дуж тока, смењују их наизменично плићаци и зоне повећаних дубина;

Кривудаве или меандрирајуће токове, који су најзаступљенији у природним условима, а карактеришу их дубока корита уз конкавне обале. На конвексним странама водоток акумулира речни нанос, а на излазу из кривине појављују се плићаци. Закривљеност речног тока временом достиже такав степен да у једном моменту долази до појаве самопресецања кривине или меандра;

Разуђене речне токове који су карактеристични по великом броју рукаваца и рачви са бројним адама између њих.

4. Морфолошки процеси на речним токовима

Основни процеси у развоју речног корита могу се поделити на три групе:

Процес периодичног ширења, речног корита уочава се код река код којих се, с обзиром на велику покретљивост речног наноса покретање спрудова одвија релативно великом брзином, а речне обале су стабилне захваљујући утицају вегетације или отпорношћу материјала од кога су састављене.

Процес меандрирања, као и процес ширења има периодичан карактер. Закривљеност речног корита временом поприма такав степен да у једном моменту долази до појаве самопресецања, односно до образовања новог скраћеног корита. То ново корито поново почиње процес подкопавања обала и меандрирања и тај процес се понавља.

Процес лутања речног корита, настаје код водотока чије је корито образовано у лако покретном алувијуму, обале су састављене од некохерентног материјала, а корито не може да задржи правилну форму већ се развија и шири. Као последица таквог процеса настају бројни рукавци раздељени адама, непрестано мењајући свој положај и облик. На пример, најпознатија истраживања у области морфологије токова започета су на индијском подконтиненту у периоду од 1895. године па даље. Због учесталих монсунских киша и узастопних поплавних таласа, било је могуће организовати системтска истраживања промене морфолошких облика.

12

Теoрија режима протагонисти ове теорије су Кенеди,(1895); Линдли,(1957); Схен,(1971) и др. Теорија режима полази од става да је водоток у “ режиму“ када се корито водотока из године у годину битно не мења, мада су промене унутар године могуће. Теорија режима се развила из потребе за одређивањем критеријума стабилности, при проучавању токова у којима има наноса. Канали и регулисани токови чија су корита без претерано великих количина однетог или исталоженог наноса, налазе се у режиму. Ова теорија представља један облик изналажења емпиријских зависности у прoучавању морфологије речних токова. Једначинама режима дефинисане су ширина речног корита у нивоу обала (B), дубина речног корита (Н) и средња профилска брзина (V). Однос ових релација одражава такво стање речног корита при коме се водоток налази у динамичкој равнотежи. Општи облик режимских једначина гласи:

B=Cb .Q❑

H=Ch .Q❑

V=C v . Q❑

Где су: Cb,Ch, Cv, ,, . - коефицијенти између којих постоји следећа веза.

++=1,0

Cb+Ch+ Cv=1,0

Поред теорије режима постоји и доста других теорија које анализирају стабилност и морфолошки развој речног корита, као што су: теорија хидрауличке геометрије, хидроморфолошка теорија и др.

5. Хидролошке карактеристике реке Пештан

Река Пештан се може сматрати добро хидролошки изученим водотоком. На овом водотоку постоји Хидролошка станица “Зеоке” у мрежи RHMZ-Cрбије. Водомерна станица се налази на 11.2 (km) од ушћа и контролише 125 (km2) површине слива, кота нуле водомерне станице је (108.02 m). Водомерна станица непрекидно ради од 1957. У протеклом периоду станица није имала прекида, тако да се низ од 51. година може сматрати статистички репрезентативним за одређивање протицаја карактеристичних вода.

13

5.1. Статистичка вероватноћа протицаја великих вода

Водомерна станица Вреоци „Зеоке“ налази се 11,20km узводно од ушћа Пештана у Колубару и контролише отицај са 125 km2 површине слива. Временски низ осматрања и мерења водостаја и протицаја је релативно дуг и износи 50. година непрекидног рада. На овој водомерној станици снимања водостаја се региструје помоћу Лимниграфа и у анализи су обрађени дневни средњи протицаји, за укупан период мерења. У анализи великих вода коришћени су максимални годишњи протицаји за период осматрања. На основу ове анализе може се констатовати да је протицај воде Q1%= 148,347m3/s док је протицај Q0,1%=277,093 m3/s. С обзиром да је укупна површина слива на профилу ушћа у Колубару П=172 km2 а површина слива на профилу водомерне станици П=125 km2. Низводно од водомерне станице због повећања површине слива повећава се и протицај великих вода. Према Главном пројекту за регулацију Пештана у зони ушћа прорачунате су велике воде Q1%= 160 m3/s . Овај протицај узет је као меродавни за хидрауличку анализу режима течења на експерименталној деоници и дефинисање хидрауличких параметара и њихов утицај на промену морфолошких параметара протицајног профила водотока у протеклом периоду.

5.2. Резултати хидролошког прорачуна

Табела 1. Оригинални, опадајући низ и емпиријске вероватноће Река: Пештан Водомерна станица “Зеоке”

N0 ГодинаX- максимални

протицајиX-Опадајући низ P emp(%)

1 1957 65,40 91,000 1,3892 1958 44,700 80,500 3,3733 1959 13,900 76,300 5,3574 1960 20,800 69,300 7,3415 1961 25,300 66,100 9,3256 1962 69,300 65,400 11,3107 1963 30,200 50,900 13,2948 1964 13,900 49,100 15,2789 1965 91,000 47,600 17,26210 1966 20,200 44,700 19,24611 1967 80,500 37,000 21,23012 1968 76,300 35,500 23,21413 1969 33,700 34,800 25,19814 1970 50,900 33,700 27,18315 1971 23,200 31,800 29,16716 1972 1,770 30,200 31,15117 1973 35,500 25,500 33,13518 1974 16,200 25,300 35,11919 1975 15,400 23,200 37,10320 1976 17,500 20,800 39,08721 1977 47,600 20,200 41,07122 1978 49,100 19,800 43,05623 1979 17,700 17,700 45,04024 1980 19,800 17,500 47,024

14

25 1981 34,800 16,200 49,00826 1982 5,560 15,400 50,99227 1983 4,570 14,900 52,97628 1984 14,900 14,200 54,96029 1985 13,800 13,900 56,94430 1986 11,400 13,900 58,92931 1987 31,800 13,800 60,91332 1988 1,760 12,800 62,89733 1989 8,870 12,600 64,88134 1990 2,840 11,400 66,86535 1991 2,060 8,870 68,84936 1992 2,540 8,430 70,83337 1993 4,300 5,740 72,81738 1994 4,310 5,560 74,80239 1995 8,430 5,560 76,78640 1996 25,500 4,760 78,77041 1997 12,600 4,670 80,75442 1998 5,560 4,570 82,73843 1999 66,100 4,490 84,72244 2000 4,760 4,310 86,70645 2001 37,000 4,300 88,69046 2002 4,490 2,840 90,67547 2003 5,740 2,540 92,65948 2004 4,670 2,060 94,64349 2005 12,800 1,770 96,62750 2006 14,200 1,760 98,611

Река: Пештан Водомерна станица Вреоци -“Зеоке” кота нуле (108,02m)Удаљеност од ушћа: 11,20 km Површина слива на профилу водомерне станице: П=125 km2

Статистички параметри расподеле:

P3: Xsr=24,505 Cv=0,944 Cs=1,295

LP3: XsrL=1,177 CvL=0,399 CsL=-0,278

Табела 2. Резултати прорачуна расподела вероватноће протицајаПо расподели Пеарсон III и Лог-Пеарсон III

N0 P(%) T(god) Pearson III Log Pearson III

1 0,001 10000 178,035 445,826

2 0,05 2000 150,925 323,624

3 0,1 1000 139,089 277,093

4 0,2 500 127,132 234,195

5 0,5 200 111,099 182,983

6 1 100 98,752 148,347

7 2 50 86,163 117,185

8 2,5 40 82,047 107,882

9 4 25 73,253 89,434

10 5 20 69,009 81,214

11 10 10 55,467 57,863

12 20 5 41,133 37,734

13 30 3,333 32,148 27,402

15

14 40 2,500 25,328 20,683

15 42,96 2,328 23,553 19,089

16 50 2,000 19,640 15,796

17 57,04 1,753 16,037 13,030

18 60 1,667 14,585 11,987

19 70 1,429 9,845 8,857

20 80 1,250 5,118 6,157

21 90 1,111 -0,101 3,655

22 95 1,053 -3,376 2,339

23 96 1,042 -4,174 2,049

24 97,5 1,026 -5,565 1,571

25 98 1,020 -6,113 1,392

26 99 1,010 -7,466 0,975

27 99,5 1,005 -8,431 0,699

28 99,8 1,002 -9,308 0,463

29 99,9 1,001 -9,767 0,345

30 99,95 1,001 -10,104 0,260

31 99,99 1,000 -10,585 0,139

Површина слива реке Пештан до ушћа у Колубару, износи 172 (km2). Геоморфолошке карактеристике слива, са развијеном речном долином тока и инундацијама у доњем току водотока индицирају особине мањих равничарских алувијалних водотока. Максимално регистровани протицаји воде реке Пештан у

протеклом периоду истраживања износе (Q=91 m3/sec), док су минимални

протицаји реда величине (Q=0,019 m3/sec). Однос малих и великих вода је 1:4789, што је типична хидролошка карактеристика водотока са бујичним режимом течења.

За одређивање укупног протицаја у профилу реке Пештан коришћен је прелив на двостепеној каскади и мерене дубине воде на преливу на основу којих је дефинисана крива протицаја сл.4.

0 20 40 60 80 100 120 140-100

0

100

200

300

400

500

Proticaj Q (m3/sec)

Vodo

staj

(cm

)

Слика 4. Крива протицаја на профилу двостепене каскаде на реци Пештан

16

У наставку су приказани хидрограми средње месечних протицаја реке Пештан, може се закључити, да се протицаји великих вода редовно појављују у првој половини године, када још увек вегетација није довољно развијена да преузме функцију заштите протицајног профила и обала водотока, па су тада и најизразитије морфолошке промене протицајног профила.

Дијаграм 1. Максимални месечни протицаји за 1965 годину

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1202468

1012

1965

Meseci

Proti

caj Q

max

(m3/

s)

Дијаграм 2. Максимални месечни протицаји за 1967 годину

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1202468

1012

1967

Meseci

Proti

caj Q

max

(m3/

s)

Дијграм 3. Максимални месечни протицаји за 1999 годину

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1202468

1012

1999

Meseci

Proti

caj Q

max

(m3/

s)

17

Дијаграм 4. Хидрограм максималних годишњих протицаја на водомерној станици “Зеоке” за период 1957-2006. године

1955 1965 1975 1985 1995 20050

102030405060708090

100

NIZ GODINA

PRO

TICA

J Q (m

3/s)

6. Анализа процеса ерозије обала и утицај вегетације на стабилност протицајног профила

Код малих водотока услед наглог опадања поплавног таласа долази до клизања и рушења обала у протицајни профил водотока.

Не постоје строге теоријске законитости процеса бочне ерозије, стабилности и отпорности обала, али на основу експерименталних истраживања је установљено да отпорност обала на бочну ерозију зависи од физичко-хемијских особина земљишта, структуре и порозности обала, карактеристика и утицаја подземних вода у обалама и вучне силе тока, као и од геомеханичих особина материјала обала, као што су чврстоћа земљишта при сабијању и смицању. Ерозија обала се појављује када подстичуће силе надвладају силе трења и силе кохезије. Кохезионе силе зависе од структуре земљишта, електрохемијских веза међу честицама (структурним агрегатима) и хемизма пора.

Утицај вегетације на стабилност обала речног корита зависи пре свега од врсте вегетације, висине, масе и старости стабала, атим од особина и геолошке структуре материјала у обалама. Речне обале се у погледу врсте геолошког материјала могу поделити на кохезивне и некохезивне (кохерентне и некохерентне). Материјал са некохерентних обала под утицајем бочне ерозије се одваја и покреће низ стрмине до речног тока, а затим хидраулички захвата и транспортује даље дуж водотока. Стабилност оваких обала зависи од равнотеже сила које делују на косину обале, а то су компоненете гравитације и хидродинамичке силе турбулентног тока. Силе које се супротстављају откидању и покретању структурних агрегата су силе отпора, кохезија и вертикална компонента тежине агрегата у потопљеном стању. Да би се обезбедила

18

стабилност обала од процеса плувијалне и флувијалне ерозије врши се затрављивање и подизање ниске вегетације. Жбунасте врсте, са снажно развијеним кореновим системом, чији корен дубоко продире у тло и чврсто везује великим бројем жила и жилица обале речног корита, ствара повећану кохезију таквих обала и повољније делује него висока вегетација. Поред тога висока вегетација великом тежином оптерећује обале тако да у једном моменту, док су стабла мања, повољно делује на стабилност обала, а у другом (када ивица косине, нагиба, доспе до стабла) могу бити узрок клизања и рушења обала.

Нагиб обале игра значајну улогу, на стрмим, подсеченим обалама, штетно деловање вегетације огледа се у повећању компоненте силе која делује низ нагиб, тако да је већа него што је утицај жила и жилица на стварање додатне кохезије и ојачавање материјала у обалама. На благим нагибима обала, случај је супротан јер је тамо утицај вегетације користан. Висина обала је значајна у односу на дубину укорењавања стабала. Ако је дубина укорењавања већа од висине обале, онда, коренов систем скоро сигурно пролази кроз потенцијалну клизну раван и ојачање може бити ефикасно. Међутим, ако висина обала прелази дубину укорењавања, корисно дејство се губи чак иако нема сувишне тежине вегетације. У оваквим условима речни ток је способан да нападне обалу испод дубине укорењавања јер корен биљака не пролази испод и кроз клизну раван. Речни ток појачава бочну ерозију и поткопава обале у ножици косине, при чему тежина вегетације повећава тежину потенцијалног клизног блока, обале се руше у речно корито и настају морфолошке промене. Дакле, обале које су подложне деформацијама, а на обалама се развија висока вегетација, чим се дно корита спусти испод зоне укорењивања смањује се и стабилност обала.

Слика 5. Хидродинамички притисак великих вода изазвао је кидање корена вегетације и разарање обала

19

Слика 6. При великим брзинама тока и хидродинамичким притисцима корен вегетације нема довољну снагу за анкеровање обала

Поред ових корисних функција вегетације на стабилност протицајних профила водотока значајна је и густина вегетације. Појединачна стабла или у мањим групама представљају сметњу кретањa воде и наноса у водотоку и стварају услове за повећану рапавост корита, што може да допринесе рачвању токова. Речни ток може да изолује и нападне с бока тачку на обали као резултат утицаја једног стабла или групе стабала. Континуирани низ стабала је далеко сигурнији и ефикаснији у погледу повећања стабилности обала, поготово када је неколико стабала довољно далеко од обалне линије. Код дрвореда стабла су обично накривљена према реци јер су са спољне стране, обалске, оштећена и искрзана, а развијена према реци одакле добијају влагу и светлост па су према води накривљена и то ствара услове за повећавање силе затезања у обалама. Поред ових поменутих чинилаца о утицају вегетације на стабилност обала, важна је старост и здравствено стање вегетације. Изумрла стабла теже рушењу, а са рушењем повлаче обале за собом, у обалама настају ожиљци, у косинама остају делови кореновог система који озбиљно ремете компактност и структуру обала. Њиховим труљењем стварају се путеви за пролазак воде, покретање материјала и клизање обала. У сличају извођења пољске регулације водотока елементарна регулациона мера се састоји у уређењу природног минор корита и његовом чишћењу од вегетације, ради успостављања таквог протицајног профила који ће омогућити да пропусти меродавне велике воде и нанос. На тај начин се уклања природна заштита обала од ерозије и тиме се може угрозити стабилност обала речног корита. Проблем се обично решава вештачким затрављивањем косина регулисаног корита. Међутим, с обзиром на дубину укорењивања травне вегетације и на временски процес развоја вегетације, у периоду непосредно после завршетка регулационих радова корито водотока је без антиерозионе заштите. У том интервалу времена, појава великих вода може проузроковати велике деформације регулисаног корита.

20

7. Деформације речног корита

Доњи ток речног корита Пештана је формирано и усечен у наслагама властитог алувијума. Њихове геометријске карактеристике резултат су сложених процеса који се одвијају у условима интензивног турбулентног течења воде и проноса наноса у променљивој контури речног корита, састављеној од некохерентног (невезаног) материјала. Основни смисао анализе деформације речног корита састоји се у истраживању природних законитости морфолошког развоја корита водотока и прогнози будућих морфолошких промена у речном кориту. Финални циљ анализе деформације регулисаног корита је изналажење оптималног техничког решења регулације, на бази прогнозе ефеката више варијанти решења регулационих радова. У том оквиру, један од основних проблема се састоји у анализи ефеката примењених објеката и мера на формирање речног корита.

Ако се има у виду, да се формирање речног корита одвија у сложеном процесу узајамног деловања чвсте и течне фазе, онда је јасно да хидраулички прорачуни везани за анализу формирања и деформацију корита водотока представљају синтезу свих хидрауличких прорачуна у области речне хидраулике, а уједно су и најсложенији. Прорачун деформације речног корита представља најтежи проблем речне хидраулике, јер сједињује у себи сву сложеност феномена кретања двофазног флуида у деформабилном кориту. Кретање воде у природним водотоцима је нестационарно, неједнолико, сложено од основних струјања и секундарних струјања. Посебну тешкоћу представља променљивост чврсте контуре речног корита, јер деформисање речног корита представља основни циљ прорачуна. Аналитичко дефинисање овог проблема захтева синтезу свих техничких достигнућа у области речне хидраулике. Теоријско описивање феномена деформације речног корита своди се на систем једначина које дефинишу тродимензионално двофазно турбулентно стање. На садашњем ступњу развоја речне хидраулике овај систем једначина је немогуће решити без великих симплификација и апроксимација.

У теоријској анализи деформација речног корита постоје два основна савремена прилаза:

Аналитички приступ, који подразумева симулацију комплетног физичког процеса, полазећи од физичких законитости кретања двафазног флуида у деформабилном кориту;

Стохастички приступ, који третира развој речног корита као продукта флувијално-алувијалних процеса.

Математичка описивања процеса, формирање модела и његова примена за прорачун деформације речног корита, представља решавање врло сложеног односа између струјања воде, покретања наноса и промена елемената речног

21

корита и трасе водотока. С обзиром да се регулационим радовима стабилизује и контролише само део попречног профила, у нештићеном делу профила могуће су промене речног корита, услед нагле промене отпора течења, а тиме и нагле промене хидрауличких величина, што условљава настанак деформације корита. Математичко моделирање процеса, и фактора који учествују у формирању и развоју речног корита, могуће је уз њихову одговарајућу шематизацију. При томе је степен шематизације различит од једног до другог процеса.

Други процес који учествује у формирању и развоју речног корита представља процес кретања речног наноса кроз хидрографску мрежу слива. У теоријској разради и математичком описивању процеса још увек се није стигло до нивоа којим се може дефинисати процес кретања воде и наноса, а још мање се постигло у успостављању узајамне везе ових процеса са некохерентном средином у којој се они одвијају. Математичке релације, којима се набројани процеси описују различитог су степена тачности и сложености. У циљу добијања представе о процесу деформације речног корита, ове релације треба решавати симултарно. Међутим, најчешће то није могуће, већ се најпре анализирају карактеристике струјања воде, затим се анализира њихов утицај на транспорт наноса и на крају се одређују резултујуће ефективне деформације речног корита. Иако овај приступ представља одређени облик шематизације природних процеса, он се у решавању практичних проблема може прихватити. Највећа шематизација природних процеса врши се у оквиру примене линијских модела. Ови модели заснивају се на анализи промена просечних профилских карактеристика струјања воде и кретања наноса дуж хидрографске мреже слива. Поузданост и квалитет резултата прорачуна деформације корита зависе директно од квалитета улазних података, те стога њиховој примени у анализи треба приступити са изузетном пажњом. Улазне податке представљају геометријске карктеристике протицајног профила, геомеханичке карактеристике материјала у обалама и речном кориту, хидролошко хидрауличке карактеристике и псамолоске каракеристике водотока.

За добијање података о геометријским карактеристикама водотока користе се ситуациони планови, снимљени подужни и попречни профили, при чијем је коришћењу потребно знати њихово порекло, време снимања, начин и тачност изврешених снимања као и начин обраде и презентације резултата. Да би се добили што реалнији коначни резултати прорачуна, треба располагати са довољно густо снимљеним попречним профилима, који добро описују морфолошке промене корита водотока. Међутим често је, из разлога економичности број профила релативно мали што се одражава и на тачност прорачуна. Избор броја попречних профила не треба остављати случају, већ настојати да он буде такав да и поред релативног ограничења броја даје што реалнију слику корита водотока. Овде се мисли на обухватање спрудова, почетка и краја кривине, прелома пада дна, који су у кориту водотока скоро

22

редовна појава. Такође не треба мимоићи деонице на којима се карактеристике течења нагло мењају (нагло проширење и сужење корита ). Пошто се прорачунима деформације обухватају комплетни протицајни профили, са протицајима који се изливају из главног корита, неопходно је снимањем и обрадом обухватити и инундацију. Положај профила у инундацији дефинисан је правцем течења великих вода у инундацији.

8. Генеза и транспорт наноса

Вода је један од главних агенаса разарања постојећих рељефних облика и стварања нових. У зависности од агрегатног стања воде која доспева на површину Земље, разликују се две основне врсте ерозионих процеса: плувијална и флувијална ерозија, проузроковане течном фазом и глацијална ерозија проузрокована чврстом фазом воде. Плувијална и флувијалана ерозија представљају две компоненте флувио-денудационих процеса, који се јављају на свим подручјима Земљине површине, где су падавине облика кише и снега веће од губитка воде при понирању и испаравању. Под утицајем атмосферилија долази до механичког и хемијског разарања земљишта и стена. Све стене по правилу упијају мање или веће количине воде, па услед температурних колебања долази до замрзавања воде и до молекуларног ширења и разарања чак и најтврђих стена. Од чврстих и компактних стена настаје дробина, која се са високих планина под утицајем силе гравитације спушта у облику сипара и плазева, точилима у ниже пределе, где их захватају формирани површински токови и даље транспортују кроз хидрографску мрежу слива.

Под дејством флувијалне ерозије образује се специфичан долински рељеф, са развијеном хидрографском мрежом површинских токова. Хидродинамичка сила тока делује на сваки делић структурних агрегата на који наиђе, при чему ово дејство зависи од протицаја воде, нагиба терена (дна корита), и дубине воде у протицајном профилу водотока. Део воде који формира површинско отицање покреће и односи ерозиони материјал у облику вученог и суспендованог наноса.

23

Слика 7. Геолошка карта слива реке Пештан

Слив реке Пештан карактерише геолошка подлога подложна распадању и ерозионим процесима текуће воде. Преовладајућујућу структуру слива (Сл.7). сачињавају:

(2M2 ; 1M2),- Грубокластични седименти, глине и песак, конгломерати хетерогени и угљевити пешчари, глине угаљ, лапорци и доломитни кречњаци (средњи миоцен) P=13,66km2 , заузимају средњи и горњи део слива укпно 7,94%, од површине слива.(PLQ; PL1)– речно језерске терасе, лапоровите глине, угљевите глине, дијатомејске земље, песак P=14,12 km2 којих посебно има 8,20%. Ове две издвојене целине посебно сродних карактеристика у доњем и средњем току захватају, 16,15% од укупне површине слива.

24

a – фација корита: Шљунк песак и суглине P=49,88km2, има их 29%, ове фације се могу придодати предходној категорији тако да заузимају укупно 45,15% површине слива.

Остала структура слива је разнолика, и нема битно учешће у образовању речне долине у доњем току слива. Од осталих стена настаје углавном суспендовани нанос, глина и колоиди који у незнатној мери делују као средство за повезивање исталожених наслага ерозионог материјала у доњем току водотока и речној долини. Пепелишта и јаловишта која се у сливу налазе од Лазаревца до Јунковца су изворишта растреситог материјала који доспева у корито водотока и транспортује се снагом површинских токова све до ушћа у Колубару и даље низводно. Овако растресит материјал је лако покретан и уколико се нађе у структури речног корита, дну и обалама, има врло малу масу и кохезију, и подложан је флувијалној ерозији.

9. Преглед морфолошких промена у кориту реке Пештан

На основу геодетских снимања у периоду 1979-1985 година установљене су значајне промене геометрије протицајних профила на експерименталној деоници водотока. Највеће одношење материјала из профила водотока догодиле су се на дeоници водотока од профила 7 до профила 11 а затим узвоно од профила 13 до профила 16. Интересантна је појава да се у овим профилима истовремено догодило и највеће одлагање наноса којег је водоток донео из слива или покретао дуж водотока. Вишегодишњи биланс наноса дуж водотока је уједначен. Укупна количина покренутог и однесеног наноса из профила Пештана у периоду 1979-1985. године износи: W0=8007,835m3. У истом истраживачком периоду у профилу експерименталне донице са узводних делова водотока акумулирано је и задржано Wн=7707,43m3, наноса. Ове количине су огромне када се има у виду да се ради о деоници водотока укупне дужине L=1047m. Истовремено на овој доници је дошло до интезивног спуштања нивелете дна регулисаног корита.Разлог за овао интезивно спуштање нивелете су појава центрифугалних сила у кривини водотока, и нагла промена геомеханичког састава материјала у дну корита. У овој кривини речни ток је подкопао конкавну обалу речног корита тако да се догађа итезивана бочна ерозија и бочни прилив ерозионог материјала. Ситније фракције наноса и крупнији ерозиони материјал током поводња река Пештан помера и односи низводно до ушћа у Колубару.

25

24.јуна 2010. године на реци Пештан створили су се метеоролошки услови за формирање поплавног таласа. Услед велике брзине тока и великих вучних сила речно корито и ако је пре тога било обрасло густом и моћном травном вегетгацијом није било у стању да се одупре притиску воде. Настале су опште деформације корита, услед стрмих и подкопаних косина протицајног профила дошло је до појаве локалне деформације корита у облику: ерозионих шкољки, клизишта и одрона у обалама. Некохерентан материјал са значајним садржајем глилне створио је клизну раван релативно плитку по којој су обале клизале у протицајни профил водотока (Сл. 8). Димензије протицањног профила, ширина у нивоу обала 35-40m и дубина 6-7m, на појединим деоницама нису обезбеђивале апсолутну стабилност и пропусну моћ за протицај велике воде. Профил је готово био испуњен водом и претила је опасност да се на појединим деоницама вода излије из профила.

Слика 8. Ушће реке Пештан у Колубару

Река Пештан је десна притока реке Колубаре. Површина слива износи 172 km2, а дужина водотока око 40 km, док је дужина доњег тока 32,5km. Просечан пад дна доњег тока водотока је Јт=9,7%о, а просечна ширина речне долине је Bd=530 m. Приобаље овог водотока се користи за интезивну пољопривредну производњу, и као извориште подземних вода за водоснабдевање околних насеља. У средњем току налази се град Лазаревац и друга сеоска насеља.

26

Слика 9. Деформација обла и појава вученог наноса на излазу из кривина (спрудови), река Пештан 24. Јуна 2010

Експериментална деоница за истраживање морфолошких процеса на реци Пештан налази се узводно од ушћа у реку Колубару и простире се од ушћа до каскаде на 1+100 km. Десна долинска страна и приобаље реке Пештан се користи за црпљење подземних вода и водоснабдевање Лазаревца, Дражевца, Степојевца и околних насеља водом за пиће и техничке потребе. Квалитет подземних вода у долини Пештана зависи од квалитета падавинских вода и вода реке Пештан са којима се обнављају резерве подземне воде. С обзиром да су позната аерозагађења у овом региону Србије, због рада термо-електрана “Вреоци” и “Никола Тесла” у Обреновцу, атмосферски талози су повремено презасићени полутантима из ових постројења. Шума, шумско земљиште и горњи слојеви пољопривредног земљишта играју главну улогу у пречишћавању загађених вода.

Укупна денивелација на сектору експерименталне деонице је Δх=3,0 m, што значи да је уздужни пад на сектору експерименталне деонице Јо=2,70%о. Међутим, пад нивелете дна није уједначен при чему се истичу локалне депресије на 0+350 km. Попречни профили речног корита нису у сразмери са протицајем великих вода у водотоку. Ширина попречних профила у нивоу обала варира од 30-40 m, а дубина профила од 6-7 m. форма протицајног прфила је неправилна асиметрична. Нагиб косина варира од 1:1 до 1:2. Генерално посматрано, постоји сагласност између форме корита и положаја протицајног профила на траси водотока. Попречни профили у кривинама имају карактеристичну форму, са стрмијим конкавним обалма, и са формираним спрудовима у конвексном делу кривине. Спрудови се полако покрећу и у таласима великих вода премештају лагано према ушћу. Река Пештан је врло карактеристична са аспекта морфолошког развоја и по томе спада у

27

најинтересантније водотоке на територији Србије. Током последњих 90 година за које постоје поуздани подаци о морфолошким променама на овом водотоку, догађале су се драстичне морфолошке промене. Ови морфолошки феномени нису везани искључиво за реку Пештан, већ је њихов узрок био последица морфолошких промена на ушћу у реку Колубару.

Морфолошке карактеристике корита водотока на овом сектору одликују се неуједначеним падовима и са три благе кривине на низводном сектору и једним дужи правацем на узводном делу деонице. У кривинама водотока у времену поводња и поплава настају локалне деформације корита и клизање обала.

Промене морфолошких карактеристика корита водотока одвијају се у дугом временском периоду. У том периоду долази до усклађивања транспортног капацитета водотока са приливом ерозионог материјала у протицајни профил водотока. С обзиром, да је појава великих вода у водотоку везана за случајне процесе и спада у теорију вероватноће. Отуда и морфолошке појаве које настају у кориту водотока спадају у теорију случајних процеса. Врло често се догађа да у мерљивом, стационарном времену, корито водотока се налази у стабилном стању без видљивих морфолошких промена, али се могу догодити и драстичне морфолошке промене везане за теорију случајних процеса, и то у врло кратком временском периоду. На тај начин долази до угрожавања опште стабилности регулације водотока. Појава великих вода, покретање и пронос наноса стварају на појединим деоницама ерозију корита, а на другим одлагање наноса и затрпавање. У овом раду извршена је анализа морфолошких промена речног корита Пештана у периоду 1977.-2011. године и то у доњем току на сектору ушћа у Колубару 0+000-1+100 km, у циљу сагледавања узрока морфолошких промена. Да би се у будућности могла усмерити пажња и деловање на те узроке и спречити евентуалне последице и штете од ових промена.

На експерименталној деоници анализиране су промене морфолошких параметара протицајног профила у складу са најсавременијим истраживањима у овој области. Дефинисане су промене морфолошких параметара речног корита и то: (B), (H), (V).

Доњи део речног слива реке Пештан карактеристичан је по богатим резервама угља. Да би се могла вршити експлоатација овог налазишта планира се измештање површинског тока реке Пештан, што ће створити услове за нове морфолошке промене трасе и протицајних профила водотока.

Анализом геолошке структуре слива могу се донети изверсни закључци о утицају геолошке структуре слива на геолошке карактеристике доњег тока.

Један од узрока морфолошке промене у кориту реке Пештан последица су промена морфологије у кориту реке Колубаре која је више пута у задњих 90

28

година мењала свој природни ток, на сектору од села Пољана до села Ћелија, прелазећи из изразито меандрирајућег у готово праволинијски водоток. Неповољне метеоролошке прилике у сливу Колубаре током 1926. године изазвале су поплаве широких размера. Према записима и казивању мештана, није се знало где је речни ток Колубаре а где осталих притока. После ових поплава, Колубара је напустила своје природно корито и преместила свој ток у корито реке Брзак, а затим текла коритом реке Брзак до корита реке Лукавице и Лукавицом до корита реке Пештан, а затим Пештаном до старог ушћа реке Пештан у корито реке Колубаре, испод Дражевачког брда.

Ове драстичне промене морфологије Колубаре и њених притока догодиле су се у релативно кратком временском периоду, а довеле су до скраћивања трасе водотока Колубаре и повећања пада дна корита. У току 1959. године извршени су први регулациони радови на реци Пештан, у дужини око 4км, од ушћа у Колубару па узводно до пута Степојевац-Лазаревац, (Кољеншић,А.,и остали.1959).

Регулациони радови су се састојали од подизања насипа и формирања кинете у природном алувијалном материјалу уз минималне корекције трасе и профила корита. Форланди су остали у приватном власништву, па су на многим местима орани и засађивани пољопривредним културама. Ове културе су за време поплава стварале услове за успоравање воде и колмацију приобаља, што је створило услове за издизање форланда у односу на околни терен. Данас су форланди издигнути од околног терена за 100-150цм, а непосредно после извођења радова били су у нивоу са околним тереном.

Узводно од регулисаног тока леже огромне депоније пепелишта Термоелектране “Вреоци”, и рудничке откривке и јаловине површинског копа “Тамнава”. Овај материјал је лако покретан, невезан, површински токови га лако покрећу и односе кроз хидрографску мрежу слива.

Геолошку структуру речне долине Колубаре и Пештана сачињавају алувијалне наслаге сиво-смеђих прашинастих до заглињених пескова, дебљина слојева је око 1,5-2,0 m, са врло малом кохезијом. Испод њих леже слојеви средњепластичних глина испресецане прослојцима ситнозрних пескова, дебљина ових слојева износи од 2,0-2,5 m, а испод њих леже наслаге угља. Прилог геолошка карта слива.(Сл.7).

Морфолошке промене у речном кориту Пештана везане су за морфологију корита Колубаре. Корито реке Колубаре је било доста стабилно док се дно налазило у слоју средње-пластичних глина. Тада су се догађале морфолошке промене углавном у облику локалних деформација обала и клизања шкарпи речног корита. Извођењем регулације реке Колубаре у зони ушћа реке Пештан, Ђорђевић, М,.и остали (1969), дошло је до скидања једног дела средње-пластичних глина а остали део је сама река однела и када се нивелета корита спустила у слојеве шљункова и пескова, за врло кратко време продубила је своје корито за 1,0-1,5 m. Тиме је промењен хидраулички режим на ушћу притока. На ушћу Пештана у Колубару појавила се денивелација дна

29

корита од око 3,5 m, у облику природне нестабилне каскаде у растреситом алувијалном наносу. Током 1970.године после проласка поплавног таласа активирао се процес регресивне ерозије и за 800 m узводно уз корито реке Пештан померио природну денивелацију која се првобитно налазила на ушћу.

До нових морфолошких промена дошло је 1976. године услед измештања трасе Колубаре на делу површинског копа рудника угља „Тамнава“. Траса реке Колубаре измештена је узводно уз трасу Пештана за 800 m и тиме елиминисана предходна регресивна ерозија у реци Пештан.

Увођењем Колубаре у корито реке Пештан наступила је општа деформација корита реке Колубаре. На ушћу Пештана створила се поново денивелација нивелете дна, па је у току 1977. године урађен главни пројекат регулације Пештана, са техничким решењем ушћа у облику каскаде. Геодетска снимања за овај пројекат извршена су 1977. године. Висинска разлика између дна реке Колубаре и дна реке Пештан износила је 3,8 m услед чега се формирао брзоток у природном некохерентном материјалу. У току 1978. и 1979. године десиле су се поплаве у сливу реке Пештан, поплављена је велика површина речне долине насеља и индустријски комплекс у Вреоцима. Ове поплаве проузроковале су велике деформације корита реке Пештан на сектору од ушћа до км 1+100. Природна денивелација се по пројекту из 1977. године налазила на ушћу у Колубару, а у току ове поплаве се померила узводно, услед регресивне ерозије на км 1+100. Велике воде реке Пештан из 1978. и 1979. године проузроковале су драстичне морфолошке промене. Подкопане обале, рушиле су се у профил водотока којег су бујични таласи носили према ушћу. Природна денивелација се померала узводно великом брзином, а у кориту су се образовале специфичне форме корита. После проласка великих вода овај сектор је изгледао као прави кањон са неправилним бочним странама и коритом у облику вирова или казана међусобно повезани од ушћа до км 1+100 узводно. На km 1+100 остала је природна каскада у доста нестабилном материјалу и претила је да се врло брзо помери узводно и угрози мост на Ибарској магистрали. 1979. године извршено је ново снимање трасе Пештана и урађен Анекс Главног пројекта из 1977. године по овом Анексу изведени су радови на санацији корита 1980/81. године. Регулациони радови су обухватили изградњу каскаде на км 1+100 и земљане радове на низводном сектору. Ови радови су се састојали у уједначавању протицајних профила водотока и уравнавању нивелете дна корита. Каскада је подигнута на месту природне денивелације по типу двостепене каскаде (Сл.10), са габионским теписима за подслапље.

Одмах након извођења објекта наишле су велике воде које су изазвале подривање каскаде и створили су се услови за њено рушење. Материјал испод слапишта изведеног од габиона био је испран и однесен, а габиони су се улегли и плетиво местимично покидало. Током 1981. године урађена је санација каскаде. Бучница је насута каменим набачајем, а габиони заливени бетоном. У периоду, после извођења регулационих радова 1980/81. године на деоници низводно од подигнуте класкаде догађале су се морфолошке промене у

30

облику подкопавања обала, транспорта наноса из слива и речног корита и одлагања наноса у спрудовима. Процес даље регресивне ерозије заустављен је подизањем водозахвата 300м низводно од ушћа Пештана на реци Колубари, овај водозахват служи за водоснабдевање РИК-Колубара у Вреоцима, па је тиме обезбеђено ушће од даљег спуштања нивелете дна корита Колубаре и њених притока. На овој деоници вршена су геодетска снимања корита пре извођења регулационих радова 1977. и 1979. године, а затим након драстичних морфолошких промена 1984, 1985. и 2010. године. У хронолошком приказу у уводу овог рада може се запазити да садашња траса водотока датира из 1976. године, после измештања трасе Колубаре на делу површинског копа “Тамнава”. Према томе период за анализу је релативно дуг и репрезентативан. Као што се може запазити најдрастичније морфолошке промене су се догађале за време наиласка поплавног таласа и поводња. У том периоду природна каскада која се налазила у почетку близу ушћа померала се за кратко време узвоно, водени таласи након проласка остављали су за собом огромне вирове и подкопане обале.

Други узрок садашњих морфолошких промена јавља се због неуједначене геомеханичке структуре дуж водотока. Местимично се у обалама корита јављају сочива глине која се расквасе за време трајања протицаја великих вода. Расквашена глина након проласка великих вода губи кохезију и излива се у профил корита, повлачећи за собом и део обале. На тај начин настају локалне ерозионе шкољке и додатна изворишта ерозионог материјала.

Слика 20. Двостепена каскада на реци Пештан на км. 1+100 јун 2010

31

Слика 31. Река Пештан након проласка поплавног таласа 24. Јуна 2010.године

10. Поплаве у сливу реке Пештан маја 2014.

Катастрофалне поплаве у Србији, маја месеца 2014. године, догодиле су се након тродневних обилних падавина и снажне циклонске активности која је захватила централни део Балканског полуострва. Падавине од 13. до 15. маја 2014. године, захватиле су цео Балкан. На мањим водотоцима у сливу реке Колубаре врх поплавног таласа трајао је од 14. – 16. маја 2014. Српски метеоролози су овај циклон назвали „Тамара“ по узору на Америчке метеорологе који дају женска имена најснажнијим циконима. Циклон је захватио огромно подручје средње и југоисточне Европе, (Сл. 12) почео је да се формира 12. маја а од 13. маја 2014. године, испољио је најјачу активност. Простирао се на великој хоризонталној површини, вертикалне дебљине до 100 km кроз целу тропосферу (РХМЗ-Србије, 2014).

Слика 42. Сателитски снимак циклонске активности на Балкану 13. маја 2014 (извор: www.google.com)

32

Засићеност влагом ваздушне масе током трајања циклонске активности била је око 100%, (РХМЗ- Србије, 2014.), влажност се повећавала захваљујући топлом ваздуху са југа и истока. У прилог развоју оваквог поља ниског притиска погодовала је и физичко-географска специфичност Балканског полуострва, континентална, брдовита област. Центар циклонског поља био је изнад Србије и Босне и Херцеговине, где је између 13. и 15. маја пало више од 200 mm падавина, највећа икада забележена количина у задњих 100 година од када се воде метеоролошка осматрања. (РХМЗ- Србије, 2014.)

На основу података мерења и прорачуна установљено је да је учесталост појаве падавина већег интезитеа и вероватноћа појаве у границама приказаним у Табели 3. падавине појаве 0,01% су реда величина 194 mm, међутим у овом периоду 13. – 14. маја пало је у Степојевцу 293.50 mm, у Љигу 229.50 mm, Табела 4. што указује на то, да се догодила непогода ређе вероватноће појаве, статистички гледано, ређе од једном у 10000 година. Непогода је изазвала огромна разарања и плављења, а имаће и далекосежне последице на захваћени регион. Слабљење и нестанак циклона почео је током 16. маја. (РХМЗ- Србије 2014).

Табела 3. Меродавне рачунске кише за прорачун великих вода за анализирано подручје МЕРОДАВНЕ РАЧУНСКЕ КИШЕ ЗА ПРОРАЧУН ВЕЛИКИХ ВОДА

N0 Вероватноћа %

Повратни период Hd (p)

1. 0,01 10 000 194,00 (mm)2. 0,1 1000 137,00 (mm)3. 1 100 93,80 (mm)4. 2 50 82,00 (mm)

На основу вероватноће појаве екстремних падавина Таб. 3. и стварно регистрованих падавина током 14.-16. маја 2014. године Таб.4. могло се прелиминарно закључити да су поплаве катастрофалних размера и зато се у завршној анализи користио податак о великим водама појаве >0.1%,

Q ≥370 m3 ∙ s−1. Параметри теоријске расподеле кише јаког интензитета пре

задњих максималних падавина у мају 2014. године, маx. дневна сума, Лог-пирсон-3, као и резултати прорачуна приказани су у Таб. 3.

Табела 4. Подаци о измереним падавинама у непосредној близини слива реке Пештан (РХМЗ. РС)Подручје Подаци о падавинама за три дана у (мм)

Н0 ГМС Назив Станице 14.5.2014 15.5.2014 16.5.2014 Укупно за три дана1. Београд Пиносава 16.20 129.00 72.20 217.202. Београд Макиш 31.1 100.80 46.20 178.103. Београд Јаинци 21.20 148.20 48.20 217.604. Београд Церак 25.20 104.00 47.20 176.405. Ваљево Степојевац 23.60 185.10 84.80 293.506. Ваљево Уб 61.20 114.8 51.20 227.207. Ваљево Љиг 31.00 125.00 73.50 229.50

33

У зони ушћа реке Пештан у Колубару и низводно потопљен је површински угљенокоп “Тамнава” западно поље и “Велики Црљени”, поплављене су транспортне траке и багери, који су радили на откопавању угља у овом басену. Као и градски центри: Лазаревац и Обреновац, и многа друга мања сеоска места. Река Пештан у зони насеља Вреоци излила се из основног корита и поплавила целокупну речну долину насеља и угрозила мост на Ибарској магистрали и извориште воде за водоснабдевање Лазаревца са околином.

Слика13. Поплаве Пештана у зони Вреоца 15. мај 2014 год.

11. Материјал и методе истраживањана

Узроци настанка поплава 15.-16. маја 2014. године настали су услед деловања Циклона „Тамара“. Обилне падавине условиле су генерисане поплава широких размера на територији Србије, Босне и Херцеговине и Хрватске.

За реконструкцију поплавног таласа на реци Пештан коришћена је методологија експерименталних сливова. У доњем току реке Пештан на ограниченом простору регистровани су екстремни протицаји и извршена оцена утицаја на појаву поплава у низводном делу водотока. Поред тога извршена је оцена утицаја циклонске активности на појаву глобалних поплава у Србији.

Методолошки поступак истраживања реконструкције поплавног таласа у кориту реке Пештан, састојао се у регистровању трагова великих вода. Регистровани трагови великих вода на сектору доњег тока послужили су за накнадно геодетско дефинисање морфологије речног корита. Снимањем трагова великих вода, одређена је пропусна способности речног корита у дефинисаним морфолошким условима. Теренским радовима су регистроване промене подужног и попречних профила водотока, регистроване су зоне поремећаја

34

морфологије речног корита. Такође су вршена истраживања геомеханичких карактеристика материјала из дна и обала протицајног профила, у циљу сагледавања услова за покретање и транспорт ерозионог материјала у таласу великих вода, што за последицу има разарање речног корита и морфолошке промене протицајног профила водотока.

Материјал за писање овог рада су подаци теренских истражних радова на реци Пештану десној притоци реке Колубаре. Аутори су за време трајања поплава регистровали трагове великих вода у протицајном профилу водотока и на ушћу у реку Колубару. После опадања поплавног таласа великих вода извршена су геодетска снимања морфологије протицајног профила Пештана.

Примењена је комбинована метода реконструкције заснована на траговима великих вода и рачунском тарирању пропусне способности корита, преко програма „Hec - Ras“.

Да би модел био примењив неопходна су била обимна теренска мерења и снимања како у току трајања поплава, тако и накнадно после проласка поплавног таласа. Примењене су следеће методе:

Експериментално истраживање на водотоку и у сливу реке Пештан, подељено у две фазе:

o Директно регистровање нивоа воде на протицајним профилима

водотока у периоду трајања поводња, 15. маја 2014. године;o Лоцирање мерних профила, укупно 18 профила на деоници

дужине 1+100 км. Теренско рекогнисцирање слива, одређивање услова за појаву

површинских ерозионих процеса и концентрацију великих вода у главном току.

За даљу анализу, улазне податке чине резултати директног мерења трагова поплавног таласа и морфологије протицајних профила у зони трагова великих вода као и оцена утицаја коефицијента отпора речног корита на спречавање флувијалних ерозионих процеса.

Накнадна фаза теренских истражних радова обухватила је истраживање гранулометријских карактеристика материјала у кориту и обалама водотока, са циљем да се одреде карактеристике критичних и сталних тангецијалних напона по контури оквашеног обима корита при којима долази до мировања или покретања наноса из профила водотока.

35

12. Резултати и дискусија

12.1. Основне геоморфолошке карактеристике слива рекеПештан

Експериментална деоница за одређивање карактеристичног протицаја великих вода током поплава маја месеца 2014. године, налази се у доњем току реке Пештан, узводно од ушћа у Колубару. Површина слива реке Пештан на профилу ушћа износи 172 km2.

Геоморфолошке карактеристике доњег тока Пештана одликују се развијеном речном долином са широким инундацијама, што индицира особине мањих равничарских алувијалних водотока.

Морфолошке промене у кориту доњег тока реке Пештан, могуће је класификовати на појаве које су се догодиле у последње 2-3 деценије према обиму, као свеобухватна ревизија сливне геоморфологије. (Dollar, 2004.)

Током реконструкције поплавног таласа на реци Пештан регистроване су многе морфолошке промене у кориту, које су се догодиле за време трајања поплавног таласа.

Један од садашњих узрока морфолошких промена су неуједначене геомеханичке карактеристике материјала у обалама и дну речног корита дуж водотока (дијаграм бр.5. и бр.6.).

Коинциденцијом појаве великих вода на свим притокама Колубаре дошло је до успора нивоа воде у протицајним профилима притока и изливања у речним долинама и поплава широких размера. У доњем току свих водотока настале су незабележене поплаве са далекосежним последицама по привреду и душтво, потопљен је површински угљенокоп „Тамнава западно поље“ и „Велики Црљени“.

Процењује се да се у ова два површинска угљенокопа излило у „Западном пољу“ W = 187.30 милиона m3 максимална дубина воде Н=66,4 м, а у површинском копу „Велики Црљени“ W = 27.5 милиона m3 воде максимална дубина у овом копу је Н=28,90 m. (Планинчић. М., 2014.).

У извештају бироа површински копови „Тамнава“ наводи се површина воденог огледала на „Тамнави западно поље“ П = 7.44 km2, а „Велики Црљени“ П = 2.27 km2 . Максимална ширина већег језера је 3.2 km, а дужина око 5.0 km, док је код мањег језера ширина 1.1 km, а дужина 2.60 km.

Директна штета настала услед катастрофалних поплава које су недавно задесиле Србији износиле су 810,1 милиона евра, док индиректни губици износе 661,9 милиона евра. То је укупни износ штета према званичном извештају о процени штете од поплава који је усвојила Влада републике Србије, а који је представљен на донаторској конференцији у Бриселу 16. јула 2014.

На Сл.14. може се видети багер „Глодар“ од чијих огромних металних конструкција високих преко 40 метара сада из воде сабласно вире само његови

36

врхови. Испод воде која је на неким местима дубока и преко 70 метара налази се прави мали град. Под водом је остало преко 20 км транспортних трака, аутоматизоване станице, једна мобилна радионица за оправку багера, већи број машина и разне рударске опреме.

На Сл.15. може се запазити размера поплављених копова као и количина изливене воде њих што је уједно представљало растерећење низводног сектора, од притиска поплавних вода.

Слика 5. Потопљен багер на површинском копу „Тамнава“ (хттп://www.ало.рс/ресоурцес)

Слика 6. Потопљене транспортне траке „Тамнава источно поље“ (фото. В. Ђековић)

За све притоке реке Пештан карактеристично је да у доњим токовима и плавним деловима имају развијене речне долине, у приобаљу се развија интезивна пољопривредна производња и сеоска насеља. Подужни падови на свим притокама су релативно мали речни токови меандрирају, мењајући трасу свог тока.

У доњем току пештана на левој обали је извориште воде (рени бунари) за водоснабдевање града Лазаревца са околином, које је угрожено поплавним таласом и избачено из употребе.

37

Слиак 7. Прегледна карта поплављених површинских копова Тамнава (М. Планинчић)

У доњем току реке Пештан, на експерименталној деоници, због честих морфолошких промена, пад дна регулисаног корита је изломљен. Узроци промена пада дна регулисаног корита налазе се у неуједначеној геомеханичкој структури материјала у дну и обалама корита, па су зато промењиве димензије протицајних профила. Утицај геомеханичке структуре материјала из протицајног профила водотока указује на могућу појаву деформација у дну и обалама током трајања поводња. (Дијаграм 6) крупноћа фракција се креће у границама од 0,001- 1.0 мм. Овај процес је евидентиран и током мајских поплава 2014. године (Ђековић, В., и остали., 2013./а)

13. Геомеханичка анализа ерозионог материјала дуж експерименталне деонице Пештана

У циљу одређивања отпорности речног корита на процес флувијалне ерозије и стварање отпора протицају великих вода вршена су истраживања геомеханичких карактеристика материјала из дна и обала речног профила дуж водотока. На узетим узорцима извршена је гранулометријска анализа материјала (дијаграми 5 и 6) одређена је запреминска и специфична маса материјала на узорцима.

38

Дијаграм 5. Гранулометријски састав материјала из обала и сондажних бушотина реке Пештана

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 10000

20

40

60

80

100

Дијаграм 6. Гранулометријски састав из профила речног корита реке Пештан 2010.г.

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 10000

102030405060708090

100

Слика 8. Вучени нанос у спрудовима у упрофилу реке Пештан 2013. године

Гранулометријски састав материјала из сондажних бушотина и обала корита реке Пештан на експерименталној деоници водотока, указују на хетерогену и неуједначену структуру. Крупноћа фракција се креће од (0,001 – 55мм), при чему су и значајне осцилације између узорака наноса. Средњи пречник материјала у обалама је (dsr= 0,03 – 10mm) (дијаграм 5 и 6).

39

На основу овакве анализе може се закључити да се у обалама јављају и ситније фракције глине и колоида, које имају везивно својство, а то везивно својство се губи под утицајем хидродинамичких сила подземне воде из обала, и из профила речног корита за време протицаја великих вода, и наглог опадања И повлачења воде из профила речног корита.

13.1. Хидролошке карактеристике реке Пештан током 15.-16. маја 2014.

Према Главном пројекту, за регулацију Пештана у зони ушћа, прорачунате су велике воде Q1%=160m3∙s-1, док су воде Q0,1%=277 m3∙s-1 . (Кољеншић, А., ет ал. 1977.)

Током мајских поплава 2014. године количина атмосферских падавина прелази значајно количину падавина вероватноће појаве 0,01% (194mm : 293,50mm). За тарирање модела трагова великих вода урађено је више серија прорачуна са различитим протицајима, све док се нису добиле коте велике воде регистроване на терену. Корито реке Пештан пропушта протицаје без изливања из основног корита веће од Q=450 m3∙s-1 уколико се не узима у обзир коинциденција великих вода реке Колубаре и Пештан. С обзиром да се догодила коинциденција великих вода на свим водотоцима у сливу Колубаре, а на ушћу Пештана је регистрована кота велике воде од 93,64m (Сл. 19). Тарирани модел је показао врло прецизно да је протицај реке Пештана током 15.-16. маја износио Q=370 m3∙s-1. Протицај од Q=370 m3∙s-1 је ређе вероватноће појаве од 0,1%.

Слика 9. Траг велике воде на рибарској кући на ушћу Пештана у Колубару кота 93,64м (фото А. Анђелковић)

40

0 10 20 30 40 50 60 7082

84

86

88

90

92

94

96

regulscijs PEST ANA Plan: plan 04 24.8.2014 popreèni profil br.3 na km 0+081.12

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG Q1000

WS Q1000

Crit Q1000

Ground

Bank Sta

.032 .028 .032

Слика 10. Приказ протицајног профила бр.3 непосредно изнад ушћа Пештана у Колубару модел Хец-Рас са котом велике воде у профиле од 93,64м

13.2. Резултати прорачуна реконструкције поплавног таласа рекеПештан

15.-16. маја 2014. године услед дејства циклонске активности на ширем подручју Балкана догодиле су се катастрофалне поплаве на свим водотоцима у Србији. Река Пештан у свом доњем току излила се из основног корита на многим деоницама и поплавила сеоска насеља и приградска насеља града Лазаревца.

Димензије протицајних, (попречних) профила су неуједначене и промењиве, са неуједначеним коефицијентом рапавости дуж тока. Такође дуж тока јављају се преломи у паду нивелете дна. Разлог за ову појаву је неуједначена геолошка структура матријала у дну и обалама регулисаног корита, као и периодично кретање вученог наноса.

Слика 11. Трагови велике воде на реци Пештан 15. маја 2014. (фото А. Анђелковић)

41

Слика 12. Речно корито Пештана након проласка поплавног таласа (фото А. Анђелковић)

Програм “Hec-Ras” је разрађен на основу диференцијалне једначине неједноликог течења [ 1 ]:

ΔZ=Q2

K 2⋅ΔL+

(V u2−V n

2 )2 g

[ 1 ]

Где су :

∆Z – денивелација нивоа воде од профила до профила;

K – модул протицаја;

V2u и V2

n- брзине течења од профила до профила.

Хидрауличка анализа обухватила је локалну деоницу водотока у укупној дужини 1+100 км на којој су прецизно регистровани трагови великих вода.

Протицај од Q1%=160 m3∙s-1, док је протицај Q0,1% = 277,093 m3 ∙ s-1. С обзиром да су поплаве маја месеца 2014. оцењене као катастрофалне и незабележене у задњих 100 година, од када се воде метеоролошка осматрања. (РХМЗ- Србије 2014). Тарирање модела вршено је методом пробања, за протицаје: (Q1% =148 m3 ∙ s-1, Q0,1%=277 m3 ∙ s-1, Q=400 m3 ∙ s-1 , Q=370 m3 ∙ s-1. За протицај од Q=370 m3 ∙ s-1 добиле су се регистроване коте нивоа велике воде на терену.

42

У раду су приказани само неки протицајни профили са котом нивоа воде и линијом енергије тока и завршна хидрауличка анализа за све профиле са протицајем од Q=370 m3 ∙ s−1, Tabela br.3. cirilica

На основу Табеле бр.3, падавине вероватноће појаве једном у 10000 година су 194 mm. Током циклона „Тамара“ на метеоролошкој станици Степојевац, а што је у центру слива реке Пештан, регистровано је за три узастопна дана Н=293,50 mm Таб. бр. 4. (RHMZ-Србије 2014.)

Хидрауличком анализом „Hec-Ras“ дефинисани су многи параметри дуж истраживане деонице водотока. Табела 3.

Слика 13. Протицајни профиле бр.3 и 4. Реке Пештан након проласка поплавног таласа (фото. А.Анђелковић)

У Табели бр. 5. Приказани су резултати хидрауличке анализе, може се запазити да је режим течења на експерименталној деоници миран ¿), док су

средње брзине тока биле у дијапазону V sr=2,58−3,64 m1 ∙ s−1, истовремено

дубине воде по профилима крећу се у дијапазону од 6,14-8,56 м док је

тангецијални напон по дну тока (τ0=0.0438−0,2478 kN ∙ m−2 ). Вредност

критичног тангецијалног напона са тарираном константом „Схилдса 0,0478“ је у

дијапазону (τ cr=0.0478 ∙ g ( ρs− ρ ) dsr=0.04149−0.0826 ∙ kN ∙ m−2 ). На основу тога

меоже се закључити да су деформације протицајног профила лоциране претежно на горњем сектору експерименталне деонице. Без обзира што је био миран режим течења у кориту водотока су се догодиле огромне морфолошке промене због повећаних вучних сила тока Таб.5., (Сл. 26).

43

Табела 5. Приказ хидрауличких параметара "Хец-рас" за протицај Qmax =370 m3.s-1

Profile Min.Ch.El W.S.ElevWat. depth

E.G.Elev E.G.SlopeVel

ChnlFlow Area

Top Wodth

FraudTang. Tens

N0 m m m m m/m m/s m2 mkN.m-

2

18 86.38 93.89 7.51 94.13 0.000467 2.27 185.93 52.63 0.31 0.169

17 85.96 93.88 7.92 94.10 0.000459 2.13 184.80 46.29 0.30 0.179

16 86.06 93.69 7.44 94.02 0.000740 2.56 151.60 44.14 0.37 0.168

15 85.57 93.77 8.20 93.93 0.000268 1.78 212.38 42.40 0.23 0.185

14 85.20 93.75 8.55 93.90 0.000261 1.70 219.43 47.34 0.23 0,193

13 84.82 93.64 8.72 93.85 0.000443 2.04 184.63 50.42 0.29 0.196

12 84.81 93.58 8.76 93.83 0.000497 2.21 173.88 52.67 0.30 0,197

11 85.09 93.60 8.51 93.79 0.000349 1.95 201.17 54.61 0.26 0.192

10 85.15 93.57 8.42 93.76 0.000342 1.97 205.87 58.97 0.26 0.186

9 84.96 93.63 8.56 93.73 0.000145 1.45 270.33 59.75 0.18 0,193

8 84.64 93.63 8.68 93.73 0.000145 1.40 272.89 55.03 0.17 0,196

7 84.70 93.56 8.85 93.71 0.000255 1.79 226.01 56.34 0.23 0,203

6 84.63 93.57 8.94 93.70 0.000203 1.62 244.29 53.87 0.20 0,205

5 84.23 93.56 9.33 93.69 0.000284 1.59 236.05 60.31 0.23 0,214

4 84.14 93.57 9.41 93.66 0.000175 1.37 281.37 62.88 0.19 0,216

3 83.88 93.56 9.60 93.64 0.000149 1.30 293.97 60.82 0.18 0,220

44

0 10 20 30 40 50 60 7084

86

88

90

92

94

96

regulsci js PEST ANA Plan: plan 04 24.8.2014 popreèni profil br.4 na km 0+166.63

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG Q1000

WS Q1000

Ground

Bank Sta

.032 .028 .032

Слика 14. Протицајни профил бр.4. на км 0+166,63, “Hec-Ras”

0 10 20 30 40 50 6084

86

88

90

92

94

96

regulsci js PEST ANA Plan: plan 04 24.8.2014 poprecni profil br.9 na km 0+370.77

Station (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG Q1000

WS Q1000

Ground

Bank Sta

.032 .028 .032

Слика 15. . Протицајни профил бр.9. на км 0+370,77, “Hec-Ras”

Слика 16. Протицајни профиле бр.9. након проласка поплавног таласа 02.6.2014 са оштећењем насипа на левој обали (фото. А. Анђелковић)

45

0 200 400 600 800 100082

84

86

88

90

92

94

96

regulsci js PEST ANA Plan: plan 04 24.8.2014

Main Channel Distance (m)

Ele

vatio

n (

m)

Legend

EG Q1000

WS Q1000

Crit Q1000

Ground

pestan deonica 1

Слика 17. Уздужни профил реке Пештан 15. маја 2014 “Hec-Ras”

14. Закључци

Издвојена деоница водотока у доњем току реке Пештан добро осликава обим и величину катастрофалних поплава током маја 2014. године. Падавине током трајања циклонске активности и предходне падавине слабијег интезитета, условиле су засићеност земљишта и изданских хоризоната водом што је довело до високог коефицијента отицања. Појава поплава у свим приотокама и њихова коинциденција условиле су поплаве у доњем току водотока. Коинциденција великих вода на свим притокама Колубаре, створини су услови за потапање површинског копа „Тамнава западно поље“ и „Велики Црљени“. Да би се поново покренула експлоатација угља из површинских копова неопходно је да се вода елиминише, а то је обиман посао, укупна запремина воде у коповима је W=214,88 милиона м3. Ако се узме у обзир дозвола ЈП „СРБИЈА ВОДЕ“ бр. 23/05.2014. да се сме убацивати у профил Колубаре само Q=11.0 m3∙ s−1 , онда се лако може доћи до закључка да је за црпљење воде потребно непрекидног рада и дан и ноћ 226 дана (не рачунајући застоје и хаварије пумпи и црпних постројења), за то време површински копови бити ван употребе.

С обзиром да су количине падавина током 14.-16. маја 2014., према извештају РХМЗ- Србије Табела 4. износиле знатно изнад, падавина 0,01% Табела 3. на метеоролошкој станици Степојевац измерено је за три дна укупно 293,50 мм, што знатно прелази вредност вероватноће појаве 0,01%, за очекивати је било да ће се и протицаји у овом сливу понашати према унапред утвђеним критеријумима. Да би се дефинисао протицај великих вода у поводњу 14.-16. маја 2014. године, извршена су снимања и мерења трагова великих вода на терену у току трајања поплавног таласа. Геодетска снимања протицајних профила вршена су након проласка поплавног таласа, са везом на тригонометријске репере на терену. Снимљена су 18 профила дуж експерименталне деонице, регистроване су промене морфолошких

46

карактеристика протицајног профила водотока, као и промене кофицијента рапавости дуж водотока.

На основу једначине бр.[1]. према којој је разрађен компјутерски

програм за хидрауличке прорачуне (Hec-Ras), извршено је тарирање пропусне

способности корита при задатим мопрфолошким параметрима и коефицијенту

рапавости све док се није добила регистрована кота нивоа велике воде на терену

у току трајања поводња. С обзиром да су унапред дефинисане коте нивоа воде

дуж водотока, попречни профили и подужни профил, анализом је добијен

Фрудов број и брзина течења по профилима. Као и многи други параметри

Табела бр.5, на основу којих се могу извући закључци о стабилности

протицајног профила водотока, режиму течења и степену вероватноће протицаја

великих вода. У анализи је коришћена велика вода која је оставила траг на

протицајним профилима, након повлачења и престанка поплаве,

реконструкцијом је установљено да је речним корито током трајања поводња

протицало (Q=370 m3.s-1> Q0.1%=277 m3.s-1).

На основу ове анализе може се закључити да је протицај великих вода у

доњем току реке Пештан у периоду 15.-16. мај 2014. године био реда величина

између 0,1% и 0,01%. Димензије протицајних профила морфолошким

променама у таласима великих вода, током времена вишеструко су се увећале

димензије протицајних пропфила тако да данас протицајни профил водотока

обезбеђује протицај воде >Q0,1%. Све је то довело до огромних разарања и

плављења у доњем току Пештана, а у коинциденцији са осталим водотоцима:

Лукавицом, Бељаницом и Колубаром до потапања површинских коповима

„Тамнава“, насеља Вреоци и града Обреновца.

47

Литература:

1. Allen, P.M., Arnold, J.G., Skipwith, W., 2002. Erodibility of urban bedrock and alluvial channels, north Texas. Journal of the American Water Resources Association 38, 1477.–1492.

2. Baker, V.R., 2003b. Palaeofloods and extended discharge records. In: Gregory, K.J., Benito, G. (Eds.), Palaeohydrology: Understanding Global Change. Wiley, Chichester, pp. 307.–323.

3. Bettess, R., White W.R., 1987. Extremal Hipotheses Applied to River Regime, Sediment Transport in Gravel-bed Rivers, ed. Thorne, C.R., Bathurst, J.C., Hey R.D., John Wiley,

4. Chin, A., Gregory, K.J., 2005. Managing urban river channel adjustments. Geomorphology 69, 28–45.

5. Chin, A., Gregory, K.J., 2001.Urbanization and adjustment of ephemeral stream channels. Annals of the Association of American Geographers 91, 595–608.

6. Đeković, V., 1997. The Development of Erosion Processes and Chanel Morfology- the Example of the River Resava. The 3 rd. International conference on the Development of Forestry and Wood Sciences Tehnology, ICFWST, Belgrade. Str. 229-235.

7. Đeković, V., 2004. Uticaj geomorfoloških procesa na rečnu morfologiju. Časopis Šumarstvo DIT Srbije , Beograd. 123-233.

8. Dollar, E.J., 2004. Fluvial geomorphology. Progress in Physical Geography 28, 405–450.

48

9. Koljenšić, A., Kostadinović, R., 1977. Glavni projekat regulacije reke Peštan od km 0+000 do km 4+255. Vodoprivredna organizacija “Beograd”, Beograd str. 1-320.

10. Globevnik, L., Sovinc, A., Fazarinc, R., 1998. Land degradation and environmental changes in the Slovenian sub Mediterranean (the Dragonja river catchment). Geofkodynamik (Bensheim) XIX, 281–291

11. Hey, R.D., 1997. River engineering and management in the 21st century. In: Thorne, C.R., Hey, R.D., Newson, M.D. (Eds.), Applied Fluvial Geomorphology for River Engineering and

12. Hooke, J. M., 2001. Fluvial processes. In: Higgitt, D.L., Lee, E.M. (Eds.), Geomorphological Processes and Landscape Change: Britain in the last 1000 years. Blackwell, Oxford, pp.116–146.

13. Hunt, C.E., 2000. New approaches to river management in the United States ofAmerica. In: Smits,A.J.M.,Nienhuis, P.H., Leuven, R.S.E.W. (Eds.), New Approaches to River Management. Backhuys, Leiden, pp. 119–139.

14. Jovanović, M., 2008. Univerzitetski Udžbenik, „Regulacija reka, rečna hidraulika i morfologija“.univezite u beogradu Građevinski fakultet, Beograd str. 1-500 Cobiss98133260

15. Kondolf, G.M., Piegay, H., Landon, N., 2002. Channel response to increased and decreased bedload supply from land use changes: contrasts between two catchments. Geomorphology 45, 35–51.

16. Lane, S.N., 2005. Roughness-time for a re-evaluation? Earth Surface Processes and Landforms 30, 251–253.

17. Ortigosa, L., Ruiz Flano, P., 1995. Changes in runoff and erosio as a consequence of land-use changes in the Central Pyrenees. Physical hemical Earth 20, 301– 307.

18. Sloan, J., Miller, J.R., Lancaster, N., 2001. Response and recovery of the Eel River, California, and its tributaries to floods in 1955, 1964, and 1997. Geomorphology 36, 129– 154.

19. Surian, N., Rinaldi, M., 2003. Morphological response to river engineering and management in alluvial channels in Italy. Geomorphology 50, 307– 326.

20. Thorne, C.R., Allen,R.G., Simon, A., 1996. Geomorphological river channel reconnaissance for river analysis, engineering and management. Transactions Institute of British Geographers 21, 469–483.

21. Wharton, G., 1994. Progress in the use of drainage network indices for rainfall–runoff modelling and runoff prediction. Progress in Physical Geography 18, 539–557.

22. Williams,P.B., 2001. River engineering versus river restoration. ASCE Wetlands Engineering and River Restoration Conference 2001, Reno, Nevada.

23. Đ e k o v i ć, V., Anđelković, A., Milošević, N., Gajić, G., Janić, M., (2013/b): Effect of reservoir on floodwave transformation, Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, ISSN: 1842-4090 ISSN online:1844- 489X North University of Baia Mare, May 2013, Vol.8, No. 2, p. 107-112 http://www.ubm.ro/CJEES/viewTopic.php?topicId=324

24. RHMZ- Srbije (2014)., Izveštaj o padavinama tokom ciklona „Tamara“25. P l a n i n č i ć, M., (2014): Izveštaj geološke službe površinskih kopova, o obimu

poplava i 26. „Thousands evacuated due to severe flooding in Balkans“.(2014.) CNN. 17. 5.

2014.Pristupљeno 18. 5..Wikipedija27. „htt//www.blic.rs/Vest/Drustvo/465390/ Totalna evakuacija Obrenovca i dalje traje

(2014) U Kolubarskom okrugu dve žrtve poplava“. Blic. 16. 5. 2014. Pristupљeno 16. 5. 2014. .Wikipedija

49