DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 49 <-- 49 --> PDF |
PRETHODNO PRIOPĆENJE — PRELIMINARY COMMUNICATION UDK 627.1 (497.11) 001/2 Šum. list CXIV (1990) 159 ANALIZA POPLAVNOG TALASA PRISJANSKE REKE KOD PIROTA NA DAN 26. 06. 1988. GODINE Stanimir KOSTADINOV* SAŽETAK: Dana 26. 06. 1988. godine dugotrajna kiša velikogintenziteta zahvatila je deo Jugoistočne Srbije, između ostalog i sliv Prisjanske reke koja je poplavila selo Rasnicu, Pirot i okolne poljoprivredne površine. U radu je na osnovu tragova velike vode sračunat i analiziran maksimalni protok u poplavnom talasu, a po Metodi sintetičkog jediničnog hidrograma određen je povratni period zabeleženog proticaja. Konstatovano je da u Prisjanskoj reci pre ušća Pasjačke reke zabeležen maksimalni proticaj Qmax = 48,61 m3/s, tj. specifičan proticaj 1,418 m3/s/km2. Zabeleženi proticaj je bio verovatnoće pojave p = l,l°/o, odnosno povratni period oko 91 godinu. Ukupno Prisjanska reka sa Pasjačkom rekom imala je proticaj Qmax = 73,88 mn/s. Ključne reci: Poplavni tolas, maksimalni proticaj, verovatnoća pojave, povratni period. 1. UVOD Prisjanska reka je leva pritoka Nišave u koju se uliva pod imenom Rasnička reka, u neposrednoj blizini Pirota. Ustvari ovaj vodotok ima nekoliko imena. Uzvodno od s. Kamik naziva se Kamička reka, nizvodno od s. Prisjan zove se Prisjanska reka, dok se od s. Rasnica pa sve do ušća u Nišavu zove Resnička reka. Dana 26. 06. 1988. godine dugotrajna kiša velikog intenziteta zahvatila je deo Jugoistočne Srbije (sliv r. Vlasine i deo sliva r. Nišave) kojom prilikom je izazvala poplave katastrofalnih razmera u Vlasotincu, Svodu, s. Radinjincu, Pirotu, s. Rasnici, kao i drugim naseljima ovog regiona. Uništeni su mnogi putevi, mostovi, stambene zgrade, usevi i dr., tako da je materijalna šteta ogromna. Nažalost bilo je i ljudskih žrtava. U ovom radu će se na osnovu terenskih istraživanja analizirati poplavni talas koji se pojavio u Prisjanskoj reci i koji je izazvao poplave u selima Prisjan i Rasnica kao i u Pirotu (skoro pola grada je bilo poplavljeno). * Dr. Stanimir Kostadinov, Šumarski fakultet — Beograd 159 |
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 50 <-- 50 --> PDF |
2. METOD I PREDMET ISTRAŽIVANJA Metod rada je prilagođen rešavanju specifičnog problema rekonstrukcije poplavnog talasa pošto je on već prošao, u uslovima kada nema osmatranja na vodomernoj stanici. Istraživanja su obuhvatila sledeće aktivnosti: — proučavanje prirodnih fizičko-geografskih karakteristika sliva, koje mogu biti značajne za formiranje poplavnog talasa, — proračun (rekonstrukcija) maksimalnog proticaja vode na osnovu tragova velike vode (na osnovu hidrauličkih elemenata toka), — određivanje povratnog perioda sračunatog maksimalnog proticaja vode. Predmet istraživanja je bio sliv Prisjanske reke uzvodno od ušća Pasjačke reke. Sliv Prisjanske reke nalazi se južno od Pirota i ima pravac pružanja jug-sjever. Sliv je brdsko-planinskog tipa, relativno uzdužen. Najviša tačka u slivu je vrh Sveti Ilija — 1264 m. n.m., a najniža tačka sliva je uzvodno od ušća Pasjačke reke 442 m. n.m. Kao što se vidi sliv ima dosta veliku energiju reljefa (lokalni erozioni bazis iznosi 822 m). Rekonstrukcija maksimalnog proticaja (špica poplavnog talasa) vršena je na relativno pravilnoj deonici dužine 45 m´, uzvodno od ušća Pasjačke reke. 3. REZULTATI ISTRAŽIVANJA 3.1. Fizičko-geografske karakteristike sliva Proučavane su na osnovu topografske karte razmere 1:25.000 i neposrednog uvida obilaskom sliva i kartiranjem načina korišćenja zemljišta i rasprostranjenosti erozionih procesa. Osnovni parametri sliva su: površina sliva F = 34,29 km2 dužina sliva L = 14,0 km´ dužina do težišta sliva Lc = 6,0 km´ obim sliva po vododelnici O = 33,8 km´ kota vrha sliva Hi = 1264 m nm kota ušća sliva Ho = 442 m nm srednja nadmorska visina sliva Nsr = 832,9 m nm srednji pad sliva Jsl = 29,02 uravnati pad toka Ju = 3,58 Za analizu pluviometrijskog režima sliva korišćeni su podaci sa kišomernih stanica Pirot, Babušnica, Sukovo, Prisjan i Kijevac, ali metodom Tisena je utvrđeno da su za sliv merodavne kišomerne stanice Prisjan (obuhvata oko 70%> površine sliva) i Kijevac (obuhvata oko 30°/o površine sliva). Od geoloških formacija u slivu su zastupljene: flišoliki sedimenti, škriljavi glinci devona, konglomerati i peščari sa alevrolitima perma, krečnjaci i laporci, u gornjem delu sliva. U srednjem delu sliva su čvršće stene (što se tiče erodibilnosti): kvarcni konglomerati i peščari trijaske i jurske sta |
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 51 <-- 51 --> PDF |
rosti, kao i krečnjaci jurske starosti. Donji deo sliva je usečen u sprudne i subsprudne laporovite krečnjake u dubljim delovima, koji naviše prelaze u fliš koji je vrlo erodibilan. Najnizvodniji deo sliva usečen je u veoma čvrstim stenama, sprudnim i mestimično bankovitim krečnjacima. Zastupljeni su sledeći tipovi zemljišta: a) Nerazvijena zemljišta —(A)—C: kamenjar (litosol), sirozom (regosol), eolski pesak (arenosol), koluvijalni nanos (koluvijum), b) Humusno-akumulativna zemljišta: A—C: krečnjačko-dolomitna crnica (kolkomelanosol) renduzina, humusno-silikatno zemljište (ranker) černozem i smonica (vertisol), c) Smeđa (kambična) zemljišta —A—(B)—C: eutrično smeđe (eutrični kombisol), kiselo-smeđe (distrični kambisol, smeđe na krečnjaku i dolomitu (kolkokambisol), crvenica (Terra rossa). Prema načinu iskorišćavanja zemljišta u slivu se nalaze sledeće kulture: -— šume 3,23 km2 38,58<>/o — livade, pašnjaci i voćnjaci 4,30 km2 12,54o/o — oranice i goleti 6,76 km2 48,88«/o Svega: 34,29 km2 100% Na osnovu urađene karte erozije sliva može se konstatovati da ukupno gledano u slivu vladaju procesi osrednje erozije sa srednjim koeficijentom erozije po Gavrilović u Z = 0,538, odnosno stepenom bujičnosti područja po Herheulidzeu m = 0,785. U slivu su zastupljeni sledeći procesi erozije: km2 »/« Vrlo jaka erozija 1,81 5,28 Jaka erozija 4,22 12,31 Osrednja erozija 16,48 48,06 Slaba erozija 11,78 34,35 Svega: 34,29 100 3.2. Proračun maksimalnog proticaja vode na osnovu tragova velike vode (na osnovu hidrauličkih elemenata korita) Postoje više varijanti proračuna maksimalnog proticaja vode (špica poplavnog talasa) na osnovu tragova velike vode, tj. na osnovu hidrauličkih elemenata toka za vreme prolaska špica poplavnog talasa. Osnovno je kod ovog metoda da se na osnovu tragova velike vode odredi površina živog preseka toka za vreme prolaska špica poplavnog talasa, a zatim da se odredi srednja brzina vode i primenom jednačine kontinuiteta sračuna proticaj vode. Imajući to u vidu na terenu je odabrana prava deonica toka gde se jasno uočavaju tragovi velike vode i geodetskim putem izmereni su sledeći podaci: — Dužina posmatrane deonice 1 = 45,0 m´ — Snimljena su dva poprečna profila: |
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 52 <-- 52 --> PDF |
-— PR-1 (nizvodni) sa kotom traga velike vode 446,28 m nm — PR-2 (uzvodni) sa kotom traga velike vode 447,626 m nm — Sračunat je prosečni pad ogledala vode 447,626 — 446,28 Jo = 4ry - 0,0299 = 2,99»/o — Stepen bujičnosti područja sliva po Herheulidze u iznosi m = 0,785 — Relativni pad toka J= 5,87%. Na osnovu relativnog pada toka iz dijagrama Herheulidzea (J e v t i ć, Lj., 1978) određen je zatečeni ili stvarni procenat nanosa po masi — pz Pz = 28«/o = 0,28 — Zatečeni ili stvarni koeficijent odnosa procenta nanosa u koritu — nz biće: m (100 — pz) + pz 0,785 (100 — 28) + 28 nz °´845 = Too Too = — Koncentracija nanosa po masi — p, prema I. I. Herheulidzeu biće: 80-jo/. 80-0,0587 nz 0,845 — Na osnovu toga, zapreminsku koncentraciju nanosa u vodi — S, dobijena iz obrasca: PP S = (1—P)-Pss + p-p p = 1,0 t/m´-zapreminska masa čiste vode ps = 2,65 t m´-zapreminska masa nanosa u suvom stanju 0,3046-1,0 c _ _ n 147 (1 — 0,3036) 2,65 + 0,3046 1,0 — Zapreminska masa bujične vode — p0 biće: p„ = p + S (ps — p) = 1,0 + 0,146 (2,65 — 1,0) = 1,24 t/m3 — Nanosovodni odnos — (p = = = 0170 Ps — Pu 2,65 — 1,24 — Koeficijent rapavosti korita — n, određuje se prema Sribnom (za reke koje nose nanos) 1 6,5 n Joi"4( |
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 53 <-- 53 --> PDF |
J _ 6,5 = = 1298; n = °´077 n 0,0299^ (0,170-2,65 + 1,0)1/2´ — Kako je snimanjem poprečnih profila utvrđeno da je: — Srednja vrednost površine živog preseka — Asr Al + A2 21,2 + 22,4 Asr = = = 21,80 m´i 2 2 — Srednja vrednost okvašenog obima — Osr O, + 09 16,2 + 15,7 Osr = —— = ; = 15,95 m´ 2 2 — te je srednja vrednost hidrauličkog radijusa — Rsr Asr 21,8 Rsr =——=—-— = 1,367 Osr 15,95 — Koeficijent brzine po Maningu — C 1 C = Rsr«! n C = 12,98- 1,367 t/e = 13,67 — Srednja profilska brzina — Vsr, biće Vsr = K. C. J/Rsr . Jo ... m´/s Koeficijent bujičnosti — K određen je iz odnosa P 1,0 K = = —— = 0,806 Po 1,24 Vsr = 0,806 13,67 J/1,367 0,0299 = 2,23 m´/s — Maksimalni protok vode u talasu — Qmax Qmax = Asr Vsr ... m3/s Qmax = 21,8 2,23 = 48,61 m3/s Qmax 48,61 Specifični proticaj biće q = —~— = TT7Z = 1,418 m3/s/km2 Pošto je ista kiša zahvatila i sliv Pasjačke reke (F = 17,81 km2) koji ima vrlo slične fizičko-geografske karakteristike kao sliv Prisjanske reke može se smatrati, na bazi ovog specifičnog proticaj a, da je poplavu s. Rasnice i Pirota izazvao poplavni talas sa maksimalnim proticajem 73,88 m3/s (Qmax = = F-q = 52,10- 1,418). |
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 54 <-- 54 --> PDF |
3.3. Određivanje povratnog perioda U cilju određivanja povratnog perioda maksimalnog proticaja od 26. 06. 1988. god. izvršen je proračun maksimalnih proticaja povratnog perioda 20, 50, 100 i 1000 godina za Prisjansku reku po Metodi sintetičkog jediničnog hidrograma (Metoda SCS). 3.3.1. Analiza kiša Za analizu odabrana je kišomerna stanica Prisjan. Na ovoj stanici postoje osmatranja dnevnih padavina. Kako je potrebno odrediti kiše trajanja manjeg od 24 časa izdvojene su maksimalne godišnje kiše trajanja 1, 2, 3, 4 i 5 dana s ciljem da se dobije zavisnost P = f (Tk) gde je: P — visina kiše u mm Tk — odgovarajuće trajanje kiše (ekstrapoluje se za Tk < 1 dan) Empirijske raspodele verovatnoće jednodnevne, dvodnevnih, trodnevnih, četvorodnevnih i petodnevnih kiša aproksimirane su Gumbelovom krivom raspodele: -z p = i _ e-e 1 gde je z = -jpL- (P — P + 0,45 er) P — srednja vrednost kiša za osmatrani period. U tabeli br. 1. date su vrednosti za P, i Pt za kiše trajanja 1, 2, 3, 4 i 5 dana. Pt — visina bruto kiša određene verovatnoće pojave trajanja 1, 2, 3, 4 i 5 dana. o- — srednje kvadratno odstupanje Tabela 1. — Visina bruto kiša različite verovatnoće pojave Table 1. — Quantity of total rainfall with different probability of occurrence Tk (dana) P mm mm 0,l»/o l*Vo Pt 2Vo 5">/o> 1 2 3 4 5 46,11 59,10 62,83 67,41 68,82 16,70 17,65 18,82 20,78 20,98 145,11 163,76 174,43 190,64 193,23 109,32 125,92 134,08 146,08 148,25 98,49 114,47 121,87 132,60 134,63 84,03 99,18 105,57 114,60 116,46 Na slici 1. dat je dijagram (P = f (Tk) za usvojene verovatnoće javljanja. Sa tog dijagrama ekstrapolovanjem su dobijene bruto padavine različite verovatnoće pojave za merodavnu dužinu trajanja kiše za sliv Prisjanske reke. |
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 55 <-- 55 --> PDF |
Efektivne kiše određivane su preko zavisnosti Pe = f (P, CN) gde je CN parametar koji se određuje prema uslovima oticanja sa posmatranog sliva (tip zemljišta i način iskorišćavanja zemljišta u slivu). Za sliv Prisjanske reke određena je vrednost za CN = 75,88. |
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 56 <-- 56 --> PDF |
3.3.2. Sintetički jedinični hidrogram Sintetički jedinični hidrogram u obliku trougla definisan je vremenima tp, Tk, Tp i Tr i maksimalnom ordinatom — qm. (SI. 2) si. 2 SINTETIČKI JEDINIČNI HIDROGRAM U OBLIKU TROUGLA Fig.2 Synthetical unit hyclrograph shaped as a triangle Pomenute veličine određuju se preko poznatih empirijskih formula koje daju zavisnost ovih veličina od geometrijskih karakteristika sliva. Za ove proračune korišćeni su parametri sliva dati u poglavlju 3.1. Proračun parametara hidrograma ide kako sledi: — faktor koncentracije vode — K 14.000 K 57.784,2 J/J 1/0,0587 — Vreme koncentracije — Te Te = 0,0195 KP.77 = 0,0195 57,784,20.77 = 90,50 min = l,51h — Merodavno vreme trajanja kiše — Tk Tk = 2 |/fč= 2 1/01= 2,46h — Vreme zakašnjenja vode — tp, prema Snyder u (L Lc)C38 (14,0 6,0)0.38 tp = Cs 0,78 ~-rn = 2,22b l/Ju 1/3,58 — Vreme porasta hidrograma poplavnog talasa TP Tk 2,46 Tp = tp + -— = 2,22 + = 3,45h Koeficijent oblika talasa — k Tp 3,45 = 1,40 Tk = ~2A6~ |
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 57 <-- 57 --> PDF |
— Vreme opadanja hidrograma poplavnog talasa — Tr Tr = k-Tp = 1,40-3,45 = 4,83^ — Vremenska baza hidrograma poplavnog talasa — Tb Tb = Tp + Tr = 3,45 + 4,83 = 8,28^ |
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 58 <-- 58 --> PDF |
— Maksimalna ordinata sintetičkog jediničnog hidrograma za Pe = 1,0 mm, — qm 0,56 -F- 1,0 0,56-34,29-1,0 qm = — = -„ = 2,319 m:,/s mm Tabela 2. — Proračun maksimalnog proticaja vode po metodi SCS Table 2. — Calculation of maximal water discharge — SCS method Veličina 0,1 Verovatnoća 1 pojave — p "/o 2 5 P mm 92,5 70,0 65,0 55,0 CN 75,88 75,88 75,88 75,88 d mm 80,74 80,74 80,74 80,74 Pe mm 37,11 21,54 18,41 12,62 Qmax m3/s 86,06 49,95 42,69 29,26 W = F Pe ... m3 1.272.502,0 738.607,0 631.279,0 432.740,0 W = zapremina poplavnog talasa d = hidrološki kompleks (deficit vlažnosti) 1000 d - 25,4 ( 10) ... mm CN Na osnovu ovih proticaja definisana je kriva raspodele verovatnoće maksimalnih proticaja, odnosno njen deo za p < 5°/o- (SI. 3) Nanoseći na ovaj dijagram vrednosti maksimalnog proticaja od 26. 06. 1988. god., određenog u poglavlju 3.1. Qmax = 48,61 m:,/s, dolazi se do zaključka da se radi o proticaju povratnog perioda T = 90,90 godina (tj. p = = 1,1%). 4. ZAKLJUČAK Na osnovu prethodnih proračuna, analize poplavnog talasa prema tragovima velikih voda i određivanja povratnog perioda može se zaključiti: — Vršni proticaj Prisjanske reke pre ušća Pasjačke reke iznosi 48,61 m´ s, odnosno 1,418 m3/s/km2; — Povratni period zabeleženog proticaja je oko 91 godina (tačnije 90,9 godina), odnosno njegova verovatnoća pojave je p = 1,1 °/o; — Pošto je ista kiša zahvatila i sliv Pasjačke reke (F = 17,81 km-) koji ima slične fizičko-geografske karakteristike kao sliv Prisjanske reke, te može se pretpostaviti na bazi specifičnog oticaja od 1,418 m3/s/km2, da je poplavu s. Rasnice i Pirota izazvao maksimalni proticaj Qmax = 73,88 m3 s, verovatnoće pojave p = 1,1% odnosno povratnog perioda 91 godina). |
| ŠUMARSKI LIST 3-5/1990 str. 59 <-- 59 --> PDF |
LITERATURA 1. J e v t i ć, Lj., Inženjerski priručnik za rešavanje problema iz oblasti bujičnih tokova, Beograd, 1978. 2. Jevtić , LJ., Hidrologija bujičnih tokova: skripta, Beograd, 1978. 3. Kostadinov , S., et al.: Glavni projekat protiverozionih građevinskih radova u rečnom koritu Prisjanske reke nizvodno od buduće akumulacije »Prisjan« na područje SO-e Pirot. Beograd, 1987. 4. Kostadinov , S., Zbirka rešenih zadataka iz predmeta Bujični tokovi i erozija, skripta, Beograd, 1989. Prisjanska Reka Flood Wave Analysis at Pirot, Dated June 26th 1988 Summary On June 26th 1988, high-intensity long-lasting rain occurred in South-Eastern Serbia, including the watershed of Prisjanska Reka, which then flooded the village Rasnica, Pirot town and the surrounding agricultural fields. Based on the traces of the flood flow, the maximal discharge of the flood wave has been calculated and analysed, and the method of synthetic unit hydro- graph has been used to determine the return period of the observed discharge. It has been concluded that in Prisjanska Reka, before the confluence of Pasjačka R.eka, the maximal discharge amounted to Qmax = 48.61 mVs, i.e. specific discharge amounted to 1.418 m´Vs/km2. The probability of occurrence of the discharge is p = l.P/o, i.e. return period is cca 91 years. The total discharge of Prisjanska Reka and Pasjačka Reka amounted to Qmax = 73.88 m:1/s. Key words: flood wave, maximal discharge, probability of occurrence, return period. |