krivulje trajanja protoka i opterecenja

7/25/2019 Krivulje Trajanja Protoka i Opterecenja

1/26

Krivulje trajanja protoke i opterecenja

Roko Andricevic

Sveuciliste u SplituFakultet gradevinarstva, arhitekture i geodezije

Roko Andricevic (FGAG) Integralno upravljanje 1 / 25


2/26

Overview

1 Krivulje trajanja

2 Krivulje trajanja protoka

3 Krivulja trajanja opterecenja



3/26

Krivulje trajanja

Krivulje trajanja pokazuju postotak vremena ili broj dana u godini, tijekomkojih je vodostaj ili protok jednak ili veci bez obzira na kronoloski slijed.

Konstrukcija krivulje trajanja temelji se na krivulji ucestalosti promatranehidroloske varijable (vodostaj ili protoka). Krivulja ucestalosti (ilihistogram ucestalosti ili funkcija gustoce) predstavlja vjerojatnost pojavepromatrane hidroloske varijable u promatranom periodu.

U hidrotehniku su krivulje trajanja uveli americki inzenjeri C. Herschel i

J.R. Freeman u razdoblju od 1880. do 1890. godine. Krivulje trajanja,zajedno s nivogramom, hidrogramom i krivuljom protoka, predstavljajuosnovne graficke prikaze u hidrologiji.



4/26

Nivogram

Predstavlja oscilacije nivoa vode u vodotocima u funkciji vremena

(kronoloski) za neko promatrano razdoblje



5/26

Hidrogram

Predstavlja oscilacije protoke u funkciji vremena (kronoloski) za nekopromatrano razdoblje



6/26

Krivulje trajanja

Premda krivulje trajanja ne pokazuju kronoloske sekvence varijablekoja se analizira, one su vrlo korisne za mnoge studije i analize uupravljanju vodnim resursima

Krivulje trajanja koriste dnevne, tjedne ili mjesecne protoke(vodostaje) unutar raspolozivog perioda te ih rasporeduju premavelicini i postotku vremena unutar kojeg je neka velicina jednaka iliveca

Krivulja trajanja predstavlja srednju velicinu protoke (vodostaja)prema postotkku za vrijeme unutar kojeg je srednja velicina ista ili

vecaKrivulje trajanja pokazuju karakteristike protoke ili vodostaja rijecnogsliva i mogu posluziti za usporedbu medu slivovima



7/26

Obrada podataka mjerenja

Njacesce se koriste dva pristupa obradi podataka:1

Metoda kalendarske godineProtoke ili vodostaji jedne godine (npr. dnevne vrijednosti) se rangirajuod najvece do najmanje. Proces se ponavlja za svaku raspolozivugodinu mjerenjaVrijednosti za svaki rang se osrednjavaju i prikazuju u funkcijiucestalosti kao histogram

2 Metoda ukupnog raspolozivog perioda mjerenja

Sve raspolozive vrijednosti se grupiraju u klase zavisno o veliciniUkupni broj mjerenja unutar jedne klase i odgovarajuci postotak odukupnog vremena je izracunat za svaku klasu pocevsi od najvecePodaci se zatim prezentiraju s promatranom varijablom na ordinati ipostotku vremena na abcisiMogu se koristiti samo godine s kompletnim podacima (dnevni, tjedniilil mjesecni) i ne moraju biti uzastopne, ali geomorfoloski uvijeti u slivumoraju biti jednaki (npr. akumulacije, rasteretni kanali ili poplavnapodrucja moraju biti ista za sve godine)



8/26

Krivulja trajanja vodostaja



9/26

Odabir jedinice vremena

Odabir vremenske jedinice dan, tjedan ili mjesec ovisi o zadataku i tocnostifluktuacija koje se zele prikazati. Za vecinu vodotoka mjesecne vrijednosti

previse osrednjavaju protoke i gubi se rezolucija.



10/26

Krivulja trajanja protoke



11/26


Utjecaj kliimatskih promjena u zadnjih nekoliko dekada uzrokovao je vecerazlike izmedu susnih i vlaznih godina tako da se krivulje trajanja protoke

mogu znatno razlikovati



12/26


Krivulje trajanja protoka mogu se podijeliti u nekoliko sekcija koje opisuju velicine

protoka u vodotoku. Na slijedecoj slici krivulja trajanja je podijeljena na 5

podrucja koja idu od velikih voda (0-10%), valznih uvijeta (10-40%), srednjihprotoka (40-60%), suhih uvijeta (60-90%) i konacno malih voda (90-100%).

Ovim pristupom se postavljaju granice vlaznih zona, srednjih i suhih na 25, 50 i

75 postotnim dijelovima, odnosno kvartilima. Zona velikih voda je centrirana na

5% dok je mala voda postavljena na 95%.



13/26

Krivulja trajanja

Krivulje trajanja protoka je temelj za razvoj krivulje trajanja opterecenja.Matematicki gledano svaka krivulja trajanja (KT) predstavlja komplementod kumulativne funkcije distribucije F(y) za neku varijablu y

KT(y) = 1 F(y) =P(Y y)



14/26

Krivulja trajanja opterecenja

Krivulje trajanja opterecenja (KTO) se koriste za odredivanje ukupnogmaksimalnog dnevnog opterecenja koje se moze ispustati u recipijent a da

se ne prekoraci dozvoljena granica zagadenja. KTO se odreduje za svakibioloski ili fizikalno-kemijski element kvalitete. Za odredivanje KTO polazise od KTP na slijedeci nacin:

KT(L) =KT(Q) C

gdje je KT(L) predstavlja krivulju trajanja opterecenja, KT(Q) je krivuljatrajanja protoke za neki profil u rijeci dok je C granicna koncentracijapromatranog elementa kvalitete. KTO definira dozvoljeno opterecenje urijeci u funkciji mogucih vrijednosti protoka i predstavlja temelj zaodredivanje rasporeda (alokacije) maksimalnih dnevnih opterecenja koje semogu dozvoliti u nekom slivu. Granicna koncentracija C je najcescekonstantna za sve protoke i pretvara KTO u mjerilo kapaciteta opterecenja- najveca kolicina opterecenja koju vodotok moze primiti a da ne prekoraci

granicu dozvoljene koncentracije.Roko Andricevic (FGAG) Integralno upravljanje 14 / 25


15/26

Krivulja trajanja opterecenja

Temeljna hidrologija sliva je pocetni korak za definiranje kapaciteta opterecenja.

Opterecenje je direktno proporcionalno protokama (npr. opterecenje je umnozak

protoke i koncentracije) cije fluktuacije igraju kljucnu ulogu u oderedivanjudozvoljenog maksimalnog dnevnog opterecenja nekom supstancom. Krivulje

trajanja daju dodatni benefit promatrajuci kompletan spektar protoka na slivu i

njihova godisnja trajanja.



16/26

Interpretacija krivulje trajanja opterecenja


I ij k i lj j j j


17/26

Interpretacija krivulje trajanja opterecenja

Koristenje koncepta KTO za odredivanje maksimalno dozvoljenihopterecenja, zahtjeva da se cijela krivulja trajanja primjenjuje za sve

rezime tecenja. Za svako uzorkovanje koncentracije u vodotoku seprocjenjuje ili mjeri protoka kako bi se dobilo trenutno opterecenje koje seonda unosi u KTO i to za onaj postotak vremena kojemu odgovoraizmjerena protoka u trenutku uzorkovanja.


P i j j j KTO


18/26

Primjer mjerenja s KTO


R k it l ij KTO


19/26

Rekapitulacija - KTO


M i i ti KTO


20/26

Margina sigurnosti za KTO

Margina sigurnosti se javlja kao posljedica cinjenice da postoje razlicitiizvori nepouzdanosti kod procjena KTP i KTO. Jedan pristup je korisititikonzervativni odabir granicnih vrijednosti ili ukljuciti varijabilnost protoke(npr. uzeti u obzir krivulje trajanja koje se odnose na susne periode).

Uvodenje margine sigurnosti u KTO i stvaranje dodatnog asimilativnog

kapaciteta opterecenja predstavlja nacin kako se razliciti izvorinepozdanosti uzimaju u obzir (npr. opterecenja od pritoka koja se nemjere ili kontrola tockastih ispustanja).

KTO omogucava stvaranje procjene za alokaciju kapaciteta opterecenja

recipijenta koje se odnose na tockaste izvore, difuzne izvore i ostalaopterecenja koja dolaze iz pritoka koje se ne mjere ili postoje prirodnaopterecenja vrstom zemljista. Alokacije opterecenja su temelj ili roadmap za postizanje standarda kvalitete voda, odnosno zadovoljenja pokriterijima ODV.


Al k ij t j


21/26

Alokacija opterecenja

Kod vodotoka gdje su tockasti izvori (npr. uredaji) dominantni izvoropterecenja dio opterecenja iz uredaja mora biti velik kod malih voda i

tada ostala opterecenja moraju biti drugacije regulirana. Slicno kod velikihvoda, povrsinsko otjecanje od difuznih izvora dominira u kvaliteti voda.


Primjeri


22/26

Primjeri


Primjeri


23/26

Primjeri


Procjena potrebne redukcije opterecenja


24/26

Procjena potrebne redukcije opterecenja


Redukcija opterecenja


25/26

Redukcija opterecenja


Zakljucci


26/26

Zakljucci

Konstruitanje i koristenje KTO predstavlja tehnicki okvir za indentifikacijumaksimalnog dozvoljenog dnevnog opterecenja na mjernim lokacijama uslivu rijeke.

KTO opisuje kvalitet voda zavisno o razlicitim uvijetima tecenja

Maksimalno dnevno dozvoljeno opterecenje se prikazuje u funkcijiprotoke i odabrane granicne vrijednosti bioloskog ili fizikalno

kemijskog parametra

Granicna vrijednost moze biti konstantna za svaki uvijet tecenja (npr.kloridi, BPK, KPK i sl) ili promjenljiva (npr. pronos sedimenta)

Kapacitet opterecenja se opisuje s KTO

Margina sigurnosti se moze prikazati uzimajuci u obzir razlicite izvorenepuzdanosti

KTO zajedno s izmjerenim opterecenjima moze ukazati kada i kolikaredukcija opterecenja u slivu je potrebna


krivulje trajanja protoka i opterecenja

Documents