urbana hidrologija -...

1

URBANA HIDROLOGIJA

Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu

Studijski program Građevinarstvo, Modul PŽA

Fotografija: Dragutin Pavlović

Doc. dr Jasna Plavšić Doc. dr Miloš Stanić Doc. dr Zoran Radić

Sadržaj (1)

Uvod

hidrologija i urbana hidrologija

hidrološki ciklus u urbanim sredinama

Meteorološke i hidrološke veličine

merenja, obrada podataka, analize

Principi odvodnjavanja gradskih površina i saobraćajnica merodavne hidrološke veličine za projektovanje odvodnjavanja

vrste hidroloških analiza

verovatnoća i povratni period velikih voda

Površinski oticaj

maksimalni protoci na izučenim slivovima

kiše kao ulaz za proračun oticaja

analiza oticaja na osnovu računskih kiša

2

Sadržaj (2)

Hidrologija za objekte na ukrštanju puteva sa vodotocima

propusti, mostovi

Sistemi i objekti za prihvatanje i odvođenje kišnog oticaja sa kolovoza

prihvatanje oticaja: rigole, slivnici, itd.

odvođenje oticaja: putni kanali, kanalizacioni sistem

retenzioniranje

Aspekti prečišćavanja kišnog oticaja sa saobraćajnica

Drenaža saobraćajnica u fazi izgradnje

elementi bilansa podzemnih voda

drenažni sistemi

Elementi studija, planova i projekata sistema odvodnjavanja

Literatura

Jovanović, S. (1990) Hidrologija, pogl. 2 u Tehničaru 6, Građevinska knjiga, Beograd.

Despotović, J. (2008) Kanalisanje kišnih voda, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu.

Avakumović, D. (2003) Odvodnjavanje, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu.

Hajdin, G. (2002) Osnove hidrotehnike, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu.

Vukmirović V. i Pavlović D. (2005) Primenjena hidrologija – zbirka zadataka, Građevinski fakultet Univerziteta u Beogradu.

3

HIDROLOGIJA

Definicija:

geofizička nauka koja proučava vode na Zemlji, njihove osobine, prostorni i vremenski raspored i kretanje u prirodi

nauka o hidrološkom ciklusu (neprestanom kruženju vode na Zemlji)

INŽENJERSKA HIDROLOGIJA

Praktična primena hidrologije kao nauke u rešavanju inženjerskih zadataka, posebno u hidrotehnici i vodoprivredi

4

Hidrološki ciklus

padavine na kopno

atmosferska vlaga

padavine na okeane

isparavanje sa okeana

isparavanje sa kopna

isparavanje i transpiracija

površinski tokovi

podzemni tok podzemne vode

potpovršinski tok

nepropusno tlo

zemljišna vlaga

površinski oticaj

infiltracija

Hidrološki ciklus

Nauke koje se bave delovima hidrološkog ciklusa

hidrologija u praksi: obično se bavi slatkim vodama

okeanografija: vode u morima i okeanima

meteorologija: voda u atmosferi

hidrogeologija: voda u litosferi (podzemne vode)

klimatologija, geografija, ekologija...

Delovi hidrološkog ciklusa značajni za hidrotehniku

prevashodno površinske i podzemne vode

5

Izmene prirodnog hidrološkog ciklusa

Navodnjavanje

Navodnjavanje

Snabdevanje naselja vodom

Snabdevanje industrije vodom

Odbrana od poplava

akumulacija

rezervoar

Snabdevanje naselja vodom

Odvođenje otpadnih voda

Odvođenje otpadnih voda

vodotok

Proizvodnja el. energije

Plovidba, turizam

Prečišćavanje vode za piće

Prečišćavanje otpadnih voda

+ promene na slivovima: - urbanizacija - seča šuma - đubrenje zemljišta

Uticaj urbanizacije na hidrološki ciklus

Urbanizacija i ljudske aktivnosti

Prirodni hidrološki ciklus

Urbani hidrološki ciklus

• izmena puteva vode • promena komponenti

bilansa voda

Posledice

• povećani problemi vezani za vodu

6

Uticaj urbanizacije na hidrološki ciklus Urbanizacija podrazumeva

povećanje broja i gustine stanovnika

dovodi do ogromnih potreba za vodom za stanivništvo, industriju, hidroenergetiku, itd.

dovodi do veće količine otpadnih voda

dovodi do ubrzanih i uvećanih aktivnosti (javni radovi)

pretvaranje prirodnih/zelenih površina (polja, livade, šume) u izgrađene/sive površine (beton, asfalt)

promena terena

modifikacija vegetacije i karakteristika tla

pojava pokrivenih površina i zgrada (krovovi, parkinzi, trotoari, staze, prilazi...)

izgradnja drenažne infrastrukture/kanalizacionog sistema

URBANIZACIJA

povećan broj stanovnika povećana izgrađenost

ZAŠTITA OD ZAGAĐENJA

ZAŠTITA OD PLAVLJENJA

povećane otpadne vode

povećane potrebe za vodom

povećane nepropusne površine

izmena prirodnog sistema odvodnjavanja

promena mikroklime

obezbeđenje potreba za vodom

smanjena infiltracija i prihranjivanje podzemnih voda

povećan oticaj

povećana brzina tečenja

pogoršan kvalitet vode u vodotocima

povećani maksimalni proticaji

smanjeni bazni protoci u rekama smanjenje vremena

oticanja povećana

erozija

Hidrološki ciklus u urbanoj sredini

7

Uticaj urbanizacije na hidrološki ciklus Stepen urbanizacije se može meriti prema strukturi:

zemljišnog pokrivača

namene površina

zahvatanja vode

prikupljanja otpadnih voda

Uticaj urbanizacije na hidrološki ciklus

Zemljišni pokrivač

To je vrsta površine terena (npr. poljoprivredne površine, jezera, reke, šume, putevi, parkinzi).

Karakteriše ga fizičko stanje površine, uključujući i količinu vegetacije, zemljanog materijala, i sl.

Pod stalnim je uticajem načina korišćenja (namene) zemljišta kao rezultata ljudskih aktivnosti.

Namena zemljišta

Odnosi se na namenu (način korišćenja) koju ljudi dodeljuju zemljišnom pokrivaču.

Jedna namena može se dodeliti različitim pokrivačima (npr. zemljište namenjeno stanovanju kao pokrivače može da ima pošumljene površine, travnate površine, puteve, krovove)

Jedan pokrivač može imati više namena (šuma može da ima različite namene kao što je proizvodnja drvene građe, rekreacija ili turizam).

8

Nepropusne površine

Karakteristike zemljišnog pokrivača od važnosti za vodu: nepropusne površine

Nepropusne površine čini svaki pokrivač/materijal koji sprečava infiltraciju vode u tlo

ulice, krovovi, parkinzi, trotoari, prilazne staze

čvrste stenske mase iznad terena, veoma zbijeno tlo


Ukupne nepropusne površine su sve nepropusne površine

deo kiše koji pada na staze u parkovima, prilaze i slično će se infiltrirati u tlo

Efektivne nepropusne površine obuhvataju samo one nepropusne površine sa kojih voda odlazi direktno u sistem za odvođenje voda ili u vodoprijemnik

sa efekt. neprop. površina otiče sva pala kiša

9


Povećano učešće nepropusnih površina

ulice, krovovi, velike pokrivene (popločane, asfaltirane) površine

%

nep

rop

usn

ih p

ov

ršin

a

namena površine


Uticaj na oblik hidrograma oticaja

Q

t

POSLE urbanizacije

PRE urbanizacije

raniji maksimum

oticaj počinje ranije

povećani maksimum

10


Izmenjeni prirodni putevi vode

prirodno dreniranje dopunjuje se kanalizacionim sistemima

vodovodni sistemi snabdevaju se iz površinskih i podzemnih izvora

Bilans podzemnih voda:

smanjena infiltracija, povećano zahvatanje; zagađenje eksfiltracijom iz kan. sistema

Značajna promena kvaliteta oticaja

neophodna postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda

Efekti namene površina

Zagađenje usled ljudskih aktivnosti i namena površina

Aktivnost ili namena površina

Zagađenje

Pokrivene površine

Delići asfalta i betona, boje za označavanje kolovoza, jedinjenja iz materijala za popunjavanje pukotina u kolovozu, sredstava za sprečavanje zaleđivanja (so, rizla, pepeo), prašina, prosuti materijali

Motorna vozila Iscurelo gorivo, kiselina iz akumulatora, ulja i drugi proizvodi za održavanje vozila, delići guma i paknova kočnica , delići metala i stakla, materijali koji se prosipaju iz kamiona (pesak, šljinak, hemikalije)

Industrija/ Trgovina

Ispuštanje dima, ulja i masti na parkinzima, servisne stanice i pristupni putevi, ispadanje ili curenje otpada sa kamiona i privremeno skladištenje otpada

Travnjaci i bašte Organske materije kao što sje lišće, semenje, listići trave, grančice, pesticidi, đubriva, otpadne materije domaćih životinja

Gradilišta Nanos (prašina), naftni derivati i građevinski materijali, čvrsti otpad od građevinskih materijala (šut, oplate...) i od radnika, voda za ispiranje mešalica za beton

Odlaganje smeća Otpad na ulicama, u vodotocima i na drugim površinama

11



12


Problem količina: plavljenje



13



Urbana hidrologija – savremene tendencije

Kontrola kišnih voda na mestu nastanka

Integrisana urbanistička rešenja

14


Infiltracija – zadržavanje vode i poboljšanje bilansa podzemnih voda


Zeleni krovovi

15


Kišne bašte


Porozne površine

16


Mokra polja (wetlands) i biofilteri


17

Hidrologija za saobraćajnice


Hidrološke analize za:

projektovanje odvodnjavanja kolovoza

hidrotehničko projektovanje objekata na ukrštanju puteva sa vodotocima

Putevi se ukrštaju sa vodotokom i mogu da utiču na režim vodotoka

18


Odvodnjavanje kolovoza

Akvaplaning: pri v > 85 km/h i hv > 2 mm


Odvodnjavanje kolovoza

19


Ukrštanje puteva sa vodotocima


Ukrštanje puteva sa vodotocima – i ne samo sa vodotocima

20


Hidrološke analize za: projektovanje odvodnjavanja kolovoza

hidrotehničko projektovanje objekata na ukrštanju puteva sa vodotocima

Zadatak: određivanje oticaja kišnih voda koje je potrebno odvesti ili kontrolisati objekti se projektuju na merodavne količine kišnog oticaja

protoci, zapremine, celokupni hidrogram oticaja

proverava se funkcionisanje objekata i za uslove oticanja većeg od merodavnog

Merodavne količine kišnog oticaja za projektovanje određene su željenim (optimalnim) stepenom zaštite puta

urbana hidrologija -...

Documents