Univerzitet u Beogradu SUMARNI PREGLED

Transcript

1 Univerzitet u Beogradu Građevinski fakultet Projektovanje i izgradnja objekata hidrotehničke infrastrukture SUMARNI PREGLED ZAŠTITA NASELJA OD PLAVLJENJA UNUTRAŠNJIM VODAMA Jovašević Jovana 139/12 Borović Teodora 124/13 Kretija Marija 138/13 Đerić Tanja 327/10

2 Unutrašnje vode Pod unutrašnjim vodama se podrazumevaju podzemne vode, kao i vode koje u zemlju dospevaju nakon kiše, otapanja snega i sl. Podzemne vode Procenjuje se da podzemne vode obezbeđuju oko 70% potreba za vodom za domaćinstva i industriju u Srbiji, dok je u Vojvodini ovo jedini tip vodosnabdevanja. Prema podacima Republičkog zavoda za statistiku u Srbiji se eksploatiše ukupno 500 miliona m 3 godišnje podzemnih voda, a raspoloživa količina je 678 miliona m 3 godišnje. Problem može da nastane kada podzemne vode izađu blizu površine terena ili na površinu terena jer tada može doći do poplava. Podzemna voda koja nije pod pritiskom dolazi do gornjih delova basena po vodonosnim horizontima ili infiltracijom iz reka ili jezera u gornji sloj zemljišta. Podzemna voda pod pritiskom nastaje dolaženjem podzemne vode iz dubokih vodonosnih slojeva pod pritiskom u aktivni sloj zemljišta i može se desiti da izađe na površinu terena, ali i ne mora. Još jedan od načina da voda izađe na površinu terena je i kapilarnim putem. Kapilari u zemljištu isisavaju mineralizovanu vodu i transportuju je u gornje slojeve, s tim što će ova količina vode da ispari, ali će u površinskom delu zemljišta da ostanu štetne soli. Sistemi za odbranu od unutrašnjih voda Kanalizacioni sistemi Postoje tri sistema kanalisanja: 1. Opšti ( jedinstvenom kanalskom mrežom se odvode upotrebljene i kišne vode iz svih delova grada ) 2. Separacioni ( kišne i upotrebljene vode se odvode različitim kanalima ). Kanalizacioni sistemi su u današnje vreme, gotovo uvek separacioni. 3. Kombinovani ( nastaje kao rezultat širenja gradova. U starom delu grada je opšti sistem kanalisanja a u novom je izveden separacioni). Ovakam sistem je zastupljen u Beogradu, Sarajevu,... Podzemne vode najčešće nisu zagađene pa se one ne odvode ili se odvode posebnim sistemom kanala koji se postavljaju ispod ili pored kanala za otpadne vode, a kasnije se ili ispuštaju u površinske tokove ili se koriste npr. za navodnjavanje. Meteorske vode ne moraju da se priključe na kanalizacionu mrežu u svim delovima naselja. Ako ulice u nekim delovima naselja imaju dovoljne nagibe prema nekom podesnom odvodniku kišnice i ukoliko to konfiguracija terena dozvoljava, onda se može pustiti da voda otiče ulicama. U drugim slučajevima, kišnica se prihvata na predviđenim mestima i odvodi se zatvorenim kanalima kako ne bi pričinila štetu. 2

3 U meteorske vode se ubraja i sneg, s tim što je intenzitet oticanja povećan jedino prilikom njegovog topljenja. Odvođenje vode sa ulice: Za sakupljanje meteorske vode na ulici služe slivnici. Postavljaju se na kolovoz, sa obe strane ulice, pored ivice trotoara. Slivnici se postavljaju tako da na svaki dolazi 300 do 800 m 2 slivne površine, odnosno da u jedan slivnik dotiče 5 do 10 l/s vode. U vrlo strmim ulicama postavljaju se bliže jedan drugom jer voda se kreće velikom brzinom i preskače pojedine slivnike. Slivnici mogu biti od različitih materijala, najčešće od betona ili livenog gvožđa. Vrste slivnika: 1. Slivnik sa otvorima paralelnim ivičnjaku 2. Slivnik sa otvorima normalnim na ivičnjak 3. Slivnik u Ivičnjaku 4. Kombinovani slivnik 5. Podužna rešetka uz ivičnjak 6. Poprečna rešetka Padavine Najbitnije karakteristike padavina su: Trajanje Intenzitet Učestanost Raspored intenziteta tokom trajanja kiše Raspored intenziteta po površini naselja Pravac kretanja kiše Doba godine u kojem se javlja Između trajanja i intenziteta kiše ne postoji fukncionalna zavisnost jer npr. kiše istog trajanja mogu imati različite intenzitete. Međutim, može se zapaziti da se kiše podjednakog trajanja a različitih intenziteta javljaju sa manje više pravilnom učestanošću. Statističkom obradom podataka dolazi se do trajanja, intenziteta i učestanosti kiše koja se najčešće prikazuje pomoću dijagrama ( ITP krive ). Za projektovanje mreže bira se samo jedna kriva kao merodavna za dimezionisanje kanala. Ta kriva neće se odnositi na najjaču kišu ( npr. onu koja se javlja jednom u 20, 30 ili više godina ) nego se bira neka slabija kiša koja se javlja češće. Međutim, na izbor povratnog perioda imaju uticaja i drugi faktori kao što su veličina i vrsta naselja, kao i to da li je upitanju centar ili periferija grada ( ulice u centru grada se dimenzionišu na kiše većeg povratnog perioda nego ulice na periferiji ). Najsavršenija metoda proračuna oticanja kišnice je metoda hidrograma, ali ona zahteva poznavanje rasporeda jačine kiše u toku vremena pa se ona primenjuje za veća naselja. 3

4 Mesto kanala u poprečnom profilu ulice: Kada je kanal po opštem sistemu, onda se postavlja na sredinu ulice a kada je po separacionom sistemu, onda se kanal za upotrebljene vode postavlja na sredinu ulice a kanali za odvođenje kišnice sa obe stane ulice. Infiltracija: Podzemna voda može da prodre u kanalizaciju, a njenu količinu je teško proceniti jer zavisi od sastava zemljišta, NPV, dubine ukopavanja kanala i od toga kako su spojevi izvedeni. Za projektovanje kanalizacije se preporučuje količina od 70 m 3 /dan po kilometru dužine ( to je situacija kada je deo kanalske mreže iznad a deo ispod nivoa podzemnih voda ). Ukoliko je kanal ispod NPV ova količina je veća. Dimenzionisanje kanalizacione mreže: Tipovi poprečnih profila kanala: Najčešće primenjivani tipovi zatvorenih kanala su: Kružni, koje je najbolje primenjivati do prečnika od 500 mm Kružni sa kinetom: kroz kinetu teče voda za vreme suše, a za vreme kiše voda ispunjava kanal Jajasti: pogodni za prečnike veće od 500 mm, a manja širina smanjuje troškove zemljanih radova Spljošteni: Za vrlo velike kanale. U slučaju da se koriste kružni poprečni profili, morala bi da se poveća dubina ukopavanja Minimalni prečnik kanala: Za uličnu kanalizaciju može se usvojiti minimalni prečnik kanala 150 mm. Za javne kanale usvaja se 200 ili 250 mm, a u zavisnosti od gustine naseljenosti, može biti i veći. Najmanji i najveći dopušteni nagib dna kanala: Propisuje se s obzirom na minimalnu i maksimalnu brzinu strujanja koja od njega zavisi. Najmanja brzina strujanja bi trebalo da bude 0,4 m/s pri punjenju kanala od 2 do 3 cm ili 0,8 m/s kada je kanal pun do vrha. Ove brzine se usvajaju kako ne bi došlo do istaložavanja. U ravničarskim naseljima ovo je teško obezbediti bez povećanja dubine ukopavanja ili postavljanja većeg broja crpnih stanica. Maksimalna brzina se propisuje na 3 m/s ukoliko je kanal skoro uvek pun do vrha ili 5 m/s ukoliko se kanal puni do vrha samo povremeno. Smatra se da ukoliko voda stalno teče kroz kanal brzinom od 3 m/s može nastupiti habanje kanala. Minimalni nagib dna priključnog kanala je 1,5% a maksimalni 6%. Najmanja dopuštena dubina ukopavanja kanala propisuje se iz sledećih razloga: 1. Zaštite od mraza: za naše uslove najmanje 0,8 m 2. Zaštite od saobraćajnih potresa: 1 do 1,5 m 3. Da se sa najnižeg poda u području voda može gravitaciono odvesti do uličnih kanala: 1 do 1,5 m ispod najnižeg izlivnog otvora u podrumu Pri izračunavanju minimalne ddubine ukopavanja bira se karakteristična kuća u naselju, ona koja nije ni u najpovoljnijem ni u najnepovoljnijem položaju. 4

5 Najveća dubina ukopavanja zavisi od geoloških, geomehaničkih i hidrogeoloških uslova, kao i od nosivosti cevi koje se ugrađuju. Obično je 6 do 7 m. Preko ove dubine prelazi se na tunelsku izradu. Ukoliko je tlo loše nosivosti ili ukoliko je visok nivo podzemnih voda, maksimalna dubina ukopavanja je oko 4 m. Stepen punjenja kanala: Po separacionom sistemu se usvaja da kanal ne bude napunjen do vrha već do 50 70% kako bi se omogućilo strujanje vazduha i kako bi imalo mesta za slučaj naglog nailaska vode ili nepredviđenog prodiranja podzemne vode. Za slučaj opšteg sistema, kanali mogu da budu puni do vrha za vreme kiše odabranog povratnog perioda. Objekti u kanalizacionoj mreži: 1. Reviziona okna: služe za prilaz kanalizaciji sa površine terena radi pregleda, čišćenja i popravke kanala. Nekada su se proizvodile od betona, danas se mnogo više koriste termoplastični polimeri ( PVC, PE, PP ). Pokrivaju se poklopcima od livenog gvožđa 2. Kaskade: Služe sa savlađivanje denivelacije, odnosno pada. 3. Prelivi za kišnicu: Poželjni su jer se tako smanjuju dimenzije glavnog kolektora. Mogu se izvesti samo ako položaj vodoprijemnika to dozvoljava 4. Retenzioni bazen: Služi za regulisanje proticaja, odnosno za smanjenje najvećeg proticaja u nizvodnim delovima kišne kanalizacije. Ovo je najefikasnije sredstvo za kontrolu velikih voda u naseljenim mestima. 5. Crpne stanice: Koriste se kada se dostigne dubina ukopavanja od 7 m, pa je potrebno da se vrati na minimalnu dubinu ukopavanja, tj.za podizanje vode sa nižeg nivoa na viši 6. Objekti za prihvatanje kišnice slivnici Ekploatacija sistema Za kanalizacione cevi uvodi se pojam pogonske hrapavosti koja obuhvata sve lokalne gubitke (spojeve kanala na svakih 1-6m, reviziona okna, priključci kućni i bočni). Prema ATV standardima, pogonska hrapavost od mm. Najčešće se usvaja da je 1.5 mm (najbliže realnim uslovima). Kanalizacioni sistemi mogu biti otvorenog I zatvorenog tipa. U praksi, kanalizacioni sistemi su gotovo uvek zatvorenog tipa, izuzetak je kišna kanalizacija u ravničarskim predelima. Kanalizacija za upotrebljene vode je isključivo zatvorenog tipa. 5

6 DRENAŽNI SISTEMI Odvodnjavanjem se smanjuju oscilacije podzemne vode i stvaraju se povoljni sanitarno higijenski uslovi za život naselja. Npr. odvodnjavanjem močvara, koje su bile leglo malaričnih komaraca, kraj postaje zdraviji, a i poboljšava se kvalitet vode za piće. Odvodnjavanje takođe omogućava lakšu obradu zemljišta, koren se dublje razvija i smanjuje se opasnost od bolesti biljaka. Međutim, ukoliko je odvodnjavanje suviše intenzivno, mogu se javiti suprotni efekti kao što je zasoljavanje zemljišta. Zbog manjka vode, u zemljištu ostaju štetne soli. Dimenzionisanje drenažnih sistema: Za dimenzionisanje objekata sistema za odvodnjavanje potrebno je poznavati izdržljivost biljke kod plavljenja. Dozvoljeno vreme plavljenja zavisi od kulture, sezone plavljenja i karatkera voda. U leto ne bi trebalo dozvoliti da se obrazuju lokve od površinskog oticaja. Norma odvodnjavanja prestavlja dubinu od površine terena do sniženog nivoa koji treba održavati kako bi se omogućio optimalan razvoj biljaka. Zavisi od godišnjeg doba, a povećava se uporedo sa razvojem korenovog sistema. NPV je potrebno da se održava na takvom nivou, da se u rizosfernom sloju zemljišta javi optimalna vlažnost za razvoj biljaka. Proučavanjem se došlo do optimalne dubine NPV cm. Kritična dubina podzemne vode je ona dubina ispod koje podzemna voda ne izaziva zasoljavanje zemljišta, nezavisno od vremenskih uslova, kvaliteta obrade zemljišta, itd. Zavisi od kapilarnih svojstava zemljišta, odnosno od maksimalne visine kapilarnog penjanja. Faktori koji takođe utiču na kritičnu dubinu su: zemljišno klimatski uslovi, stepen mineralizacije podzemne vode, mogućnost prenošenja podzemne vode u dublje slojeve, evapostranspiracija,... Kritična dubina u suvim uslovima kreće se od 3 do 5 m. Dubina polaganja drenova zavisi od kritične dubine i određuje se prema izrazu: d=hkr+δh Za Δh uzimaju se različite vrednosti u zavisnosti od tipa zemljišta ( kod lakših zemljišta je 0,2 0,3 m a kod težih 0,4 0,5 m ). Dubina drenova kreće se u granicama 1,75 4 m. Minimalna brzina se propisuje kako ne bi došlo do istaložavanja i iznosi 0,4 m/s Maksimalna dozvoljena brzina tečenja iznosi Vmax=5-6 m/s, da ne bi došlo do oštećenja cevi. 6

7 Elementi sistema za odvodnjavanje 1. Područje odvodnjavanja to je ukupna površina koja se odvodnjava 2. Zaštitna mreža: štiti odvodnjavano područje od površinske i podzemne vode susednih slivnih površina 3. Sabirno regulaciona mreža sakuplja i odvodi suvišnu vodu. Sastoji se iz manjih kanala, otvorenih i zatvorenih drenova, drenažnih cevi, bunara, itd. 4. Odvodna mreža: povezuje sabirno regulacionu mrežu sa vodoprijemnikom 5. Vodoprijemnik služi za prijem viška vode iz odvodne mreže 6. Hidrotehnički objekti i uređaji, kao što su prelivi, ustave, zatvarači, kaskade, Saobraćajna mreža i građevine: poboljšavaju saobraćaj na odvodnim površinama 8. Eksploataciona mreža i uređaji: koriste se za kontrolu i nadzor rada svih delova sistema za odvodnjavanje. Tu spadaju meteorološke stanice, bunari za osmatranje NPV,.. 9. Objekti i uređaji za zaštitu životne sredine: mostovi za divlje životinje, plaže, šumske trake,... Sabirno regulaciona mreža Može biti otvorenog i zatvorenog tipa. Prednosti i nedostaci otvorenih i zatvorenih sistema: Otvoreni sistemi zauzimaju prostor po površini terena, za razliku od zatvorenih; Otvoreni sistemi zahtevaju manje investicije; Otvoreni zahtevaju redovnije održavanje (1-2 puta godišnje); Zatvoreni se čiste na 2-5 godina (jeftinije održaanje); Zatvoreni zahtevaju veće padove (samim tim veće investicije); Odvodnjavanje zemljišta površinskom drenažom Površinska drenaža se sastoji od kanala koji mogu da odvode površinsku i podzemnu vodu. U slučaju podzemne vode kanali moraju biti duboki. Što su manja rastojanja između kanala voda se brže odvodi. Kanali mogu biti trapeznog, trougaonog ili paraboličkog oblika. Kanali mogu da zamrznu preko zime a odmrzavanje u proleće je sporo, pa se sporije snižava NPV. Odvodnjavanje zemljišta podzemnom drenažom Primenjuje se uglavnom u ravnicama. Vodni režim se reguliše uglavnom promenom NPV. Zatvorena mreža se deli na: 1. Horizontalnu 2. Vertikalnu 3. Kombinovanu drenažu 7

8 Horizontalna drenaža Drenovi se izvode na jedan od sledeća tri načina: 1. Podužna drenaža: primenjuje se kod pada terena do 5 2. Poprečna drenaža: primenjuje se kod pada terena iznad 10. Efikasnija je od podužne 3. Kosa drenaža: primenjuje se kod pada terena Dužina drenova kreće se od 150 do 200 m Cevi se uglavnom izvode od plastike a mogu biti rebraste ( sa paralelnim i spiralnim naborima) I glatke Vertikalna drenaža Predstavlja sistem specijalnih bušotina ili cevnih bunara spuštenih u vodonosni sloj iz kojih se pumpama crpi voda u cilju snižavanja NPV. Ovaj sistem je najrasprostranjeniji ali postoje izvesne teškoće prilikom izgradnje. U zavisnosti od položaja bunara u odnosu na dreniranu teritoriju vertikalna drenaža može biti: 1. Sistematska: sistem bunara relativno istih kapaciteta, koji su ravnomerno raspoređeni po površini koja se odvodnjava 2. Delimična: sastoji se iz sistema razbacanih bunara, čiji položaj zavisi od kofiguracije površine koja se odvodnjava i stepena njene prevlaženosti 3. Obodna drenaža: štiti teritoriju od spoljnog dotoka podzemne vode 4. Obalna: sastoji se od linijskog sistema bunara, koji štiti odvodnjavanu površinu od poplava koje dolaze od strane reka ili akumulacija Kombinovana drenaža Predstavlja kombinaciju bunara sa običnom horizontalnom drenažom i projektuje se na terenima koji imaju složene hidrogeološke uslove. Verikalna drenaža ima pomoćnu ulogu jer se pomoću bunara odvonjava voda sa propustljivijih terena, a ostali delovi se odvodnjavaju horizontalnom drenažom. Bunare treba rasporediti u pojedinim mestima za rasterećenje podzemne vode pod pritiskom. Mere prirodnog zadržavanja vode Omogućavaju da se smanji opasnost od erozije, kao i opasnost od poplava a da se povećaju infiltracija i evapotranspiracija. Trudimo se da smanjimo koeficijent oticaja. Načini da se to sprovede su: Gajenje međukultura ( poljoprivreda ) Pošumljavanje Zeleni krov ( u urbanim sredinama ) 8

9 REGULATIVA Zaštitu od štetnog dejstva voda obezbeđuju: Republika Srbija autonomna pokrajina jedinica lokalne samouprave Zaštita obuhvata mere i radove za zaštitu od poplava na: spoljnim vodama unutrašnjim vodama odbrani od leda zaštitu od erozije i bujica Odbrana od poplava obuhvata odbranu od velikih voda (spoljnih i unutrašnjih) i zagušenja ledom. Opšti plan za odbranu od poplava donosi se za vode I i II reda i za unutrašnje vode. Opšti plan priprema Ministarstvo, a donosi Vlada, za period od šest godina. Opšti plan naročito sadrži: mere koje se moraju preduzeti preventivno i u periodu nailaska velikih voda (spoljnih i unutrašnjih); način institucionalnog organizovanja odbrane od poplava; dužnosti, odgovornosti i ovlašćenja rukovodilaca odbrane, institucija i drugih lica nadležnih za odbranu od poplava, leda i poplavnih unutrašnjih voda; način osmatranja i evidentiranja hidroloških i drugih podataka; prognozu pojava i obaveštavanje. 9

10 PRIMER IZ PRAKSE Plan odbrane od poplava na teritoriji Paraćina Kako bi se našlo trajno i kvalitetno rešenje problema poplava, potrebna je precizna procena ugroženosti teritorije u zavisnosti od određene merodavne visine padavina, veličine oticaja i infiltracije dobijene otapanjem snega, visine podzemnih voda, odnosno procena ugrozenosti pri različitim visinama i vrednostima kiše, snega, podzemnih voda i slično. U bliskoj prošlosti najveća opasnost od poplava opstini Paraćin pretila je od reke Velike Morave i Crnice. Izgradnjom odbrambenih nasipa taj problem je rešen. Najugroženiji delovi su bujični potoci koji su u stanju zapušenosti, neredevnog održavanja i nedovoljne propusne moći. Pri pojavi visokih podzemnih voda uz istovremenu pojavu kišnog perioda ili naglog otapanja snega dolazi do preopterećenosti postojećih bujičnih vodotokova. U nastanku takvih situacija, naročito u naseljenim mestima dodaju se mobilni crpni agregati čime se postiže snižavanje nivoa vode, na ugrozenim mestima, ali nedovoljno da bi se sprečile štete na poljoprivrednim kulturama i građevinskim objektima. Za vreme uzastopnih kišnih godina dolazi do izdizanja nivoa podzemnih voda. U smislu zaštite od poplava razlikuju se: Preventivne mere za zastitu od poplava, Operativne mere (pre i u toku poplava) i Mere za ublazavanje i otklanjanje posledica izazvanih poplavama, odnosno interventne mere. Kao poseban deo preventivnih mera za zastitu od poolava, nužno je izgraditi poseban godišnji Program investicionih aktivnosti za otklanjanje posledica izazvanih poplavama i izlivanjem podzemnih voda. Programom bi se finansirala izrada kompletne projektno-tehničke dokumentacije i izgradnja sistema za odvodnjavanje. Isto tako bi se predvidela i određena sredstva za naknadu štete nastale izlivanjem unutrašnjih voda. Operativne mere odnose se na aktivnosti koje se sprovode u vremenu neposredne opasnosti od izlovanja unutrašnjih voda ili u slučaju pojave poplava. Pod merama za ublažavanje i otklanjanje posledica izazvanih poplavama podrazumevaju se radnje na sanaciji, rekonstrukciji i ponovnoj izgradnji objekata oštećenih elementarnom nepogodom. 10

11 LITERATURA Agencija za zaštitu životne sredine: Branislav Babić : Prezentacije za vežbe iz Komunalne hidrotehnike 2 Dimitrije Avakumović : Hidrotehničke melioracije: Odvodnjavanje Inženjerska komora Srbije: Jovan Despotović: Prezentacija o slivnicima kišne kanalizacije Miloje Milojević : Snabdevanje vodom i kanalisanje naselja 11