HIDROGRAM
koncentracija
NIVOGRAM & HIDROGRAMQ
t
H
t Q
NIVOGRAM
H
KRIVULJAPROTOKA
HIDROGRAM1t1
H1
Q1t1
retardacijarecesija
Q1H1
GODIŠNJI PREGLED SREDNJIH DNEVNIH PROTOKA JADRA IZMJERENIH NA VODOMJERNOJ STANICI MAJDAN NIZVODNI 2004. GODINE
Hidrogram-grafički prikaz protoka u funkciji vremena (izvor, vodotok…)
P
R
O
T
O
K
Q(feet3/s)
HIDROGRAM OTJECANJACiklus otjecanja je dio hidrološkog ciklusa koji opisuje vezu između padavina i otjecanja
Ukupno otjecanje u jednom efluentnom vodotoku, tj. količina vode koja se javlja na izlaznom profilu sliva, sastoji se od četiri glavne komponente: (i) površinskog otjecanja, (ii) podpovršinskog otjecanja, (iii) podzemnog otjecanja i (iv) otjecanja koje potiče od kiše koja je pala neposredno na površinu vodotoka. Pored ove podjele, pojedini hidrolozi uzimaju da se podpovršinsko oticanje sastoji od dvije komponente: brzog i sporog otjecanja.
Ukupno otjecanje na izlaznom profilu sliva pojavljuje se kao vremenska funkcija Q = f(t), čija se grafička predstava zove hidrogram otjecanja.
Grana porasta hidrograma ili kriva koncentracije
Vršni dio hidrograma
Retardacijska grana hidrograma (kriva recesije)
Karakteristični parametri hidrograma direktnog oticanja
Oblik krivulje koncentracije ovisi prvenstveno o topografiji terena te o trajanju, intenzitetu i raspodjeli oborina po slivu.
Na konkavnost početnog dijela krivulje utječe i kapacitet infiltracije i površinskog zadržavanja na početku pljuska.
Maksimalni protok se javlja u trenutku kad cijeli sliv sudjeluje u otjecanju, tj. kad na se na izlaznom profilu registrira i voda s najudaljenije točke na slivu.
Recesijski dio krivulje je posljedica ocjeđivanja nakon prestanka efektivne oborine. Oblik ovisi o karakteristikama sliva i hidrografske mreže.
• VRIJEME KONCENTRACIJE SLIVA – Tc predstavlja vrijeme potrebno da kap efektivne oborine dođe iz najudaljenije točke sliva do izlaznog (analiziranog ) profila.
• Efektivna oborina je ona oborina koja sudjeluje u formiranju hidrograma direktnog otjecanja. Kako u slivu postoji tečenje po terenu i tečenje u koritu vrijeme koncentracije sliva se sastoji od vremena tečenja po terenu t1 i vremena tečenja po koritu t2:
• Tc = t1 + t2
• Kod malih slivova vrijeme putovanja po terenu može biti značajno dok je kod velikih slivova ono zanemarivo.
• VRIJEME ZAKAŠNJENJA (BASIN LAG) • predstavlja svojstvo sliva koje se definira kao vremenska
razlika između težišta efektivne oborine i težišta hidrograma direktnog otjecanja. Postoje i drugačije definicije koje se koriste u svrhu lakšeg definiranja vrijednosti. Vrijeme zakašnjenja zavisi o duljini puta na kojoj se tečenje vrši, brzini tečenja, svojstvima i obliku sliva, padu i geometriji glavnih korita, svojstvu oborinske epizode itd.
Načini razdvajanja komponenti otjecanja
Ilustracija odnosa padavine - oticanje
KOEFICIJENT OTJECANJA
Jedan od osnovnih pokazatelja procesa transformacije oborina u otjecanje:
C=Pe/PPe-efektivna oborina, oborina koja otječe po slivuP-ukupno pala oborina
Postupak određivanja koeficijenta otjecanja za jednogodišnji period
Analiza recesijske krivulje• Nakon prestanka površinskog otjecanja, dolazi do
podzemnog otjecanja koje se ovisno o karakteristikama slivnog područja može održati kroz dulje ili kraće vremensko razdoblje
• Analiza opadajućeg dijela hidrograma otjecanja koji odgovara bezoborinskom razdoblju zove se analiza recesije.Ovakva analiza predstavlja dobar uvid u strukturu vodonosnika.
• Oblik krivulje recesije ovisi o poroznosti te prihranjivanju iz susjednih slivova
• Idealni uvjeti za analizu krivulje recesije—bezoborinskorazdoblje u trajanju nekoliko mjeseci- su rijetka pojava
Bezoborinska razdoblja
• Poželjno je analizirati što više recesijskih krivulja tijekom određenog razdoblja-za svaku godinu pojedinačno
• Veći broj krivulja omogućava definiranje zajedničke prosječne recesijske krivulje kao i anvelope minimuma
Hidrogram izvora
Maillet-ova formula
α-recesijski koeficijent
Qo-početna točka na krivulji recesije
Krivulja recesije-polulogaritamsko mjerilo
Određivanje vremena kada je prestalo direktno otjecanje
0tt0 etQtQ
Maillet-ova jednadžba
Određivanje jednadžbe retardacijske krivulje
tQtQdt
tdViu
Ako se pretpostavi da je riječni sliv linearan sistem tada je:
tVtQi
0tQu
dt
tdQ1dt
tdV i
tQdt
tdQi
i
nakon integraljenja uz uvažavanje graničnih uvjeta
0tt0ii etQtQ
Anvelopa krivulja recesije
FAKTORI KOJI UTIČU NA OBLIK HIDROGRAMA OTICANJA
Fizičke karakteristike slivne površine. Uključuju sljedeće brojne faktore, od kojih neki imaju dominantan uticaj a kod drugih taj uticaj može biti zanemarljiv:• veličina i oblik slivne površine,• pad slivne površine ili generalni nagib,• raspored vodnih tokova na slivnoj površini (hidrografska mreža), • pad glavnog toka,• zadržavanje vode u slivu u privremenim akumulacijama,• intenzitet infiltracije i sadržaj vlage u zemljištu, • uticaj vegetacionog pokrivača,• način obrade zemljišta,• postojanje jezera, bara i močvara.• veličina i oblik poprečnog presjeka vodotoka, njihov pad, hrapavost i dužina, kao i zapreminski kapacitet vodotoka,
Klimatski faktori :• intenzitet i trajanje kiše,• raspodjela kiše na slivnoj površini,• pravac i brzina kretanja kiše (pljuska), • porijeklo i vrsta pljuska, • isparavanje i transpiracija.
Geološke karakteristike slivne površine:• geološke osobine površinskog sloja zemljišta i njegov pedološki sastav,• prisutnost i karakteristike podzemne vode,• vodopropusnost geoloških formacija.
FAKTORI KOJI UTIČU NA OBLIK HIDROGRAMA OTICANJA
UTJECAJ RAZNIH ČIMBENIKA NA OBLIK HIDROGRAMA
t 1) Utjecaj topografskih karakteristika slivaP
Q
t
1
2
1tc < 2tc
Površine slivova isteIste oborineIsti vegetacijski pokrov i tloRazličiti padovi terena I1 > I2
2) Utjecaj oblika sliva
Površine slivova isteIste oborineIsti vegetacijski pokrov i tloIsti padovi terenaRazličiti oblici sliva
12
31tc < 2tc < 3tc
Q
t1
2
3
Utjecaj oblika sliva na hidrogram otjecanja Hidrogram otjecanja sa više vrhova
Oblik sliva
• Na vrijeme koncentracije utječe duljina puta L, a efekt je sličan kao kod utjecaja pada sliva na vrijeme koncentracije.
Raspored vodnih tokova na slivnoj površini (hidrografska mreža).
Utjecaj gustoće hidrografske mreže na oblik hidrograma otjecanja
Utjecaj intenziteta infiltracije i sadržaja vlage u zemljištu na oblik hidrograma
Utjecaj intenziteta infiltracije i sadržaja vlage u zemljištu na oblik hidrograma otjecanja: (a) nivo podzemne vode na većoj i (b) podzemna voda na manjoj dubini u odnosu na površinu terena
3) Utjecaj intenziteta i trajanja kiše na istom sliv
1
2
QP
2tk
3tk
4tk
tk
Qt
i1 > i2 ; P1 > P2
1tk = 2tk
Qmax
Trenutak kad cijeli sliv sudjeluje u formiranju otjecanja
i - intenzitet kiše tk – trajanje kiše
1tk
t
4) Smjer kretanja oluje
nizvodni
uzvodnismjer tečenje
vode u vodotoku smjerovi kretanja oluje
5) Utjecaj prethodne vlažnosti terena
DIO OBORINE KOJI SE INFILTRIRA U TLO
PRETHODNO SUHO TLO
PRETHODNO VLAŽNO TLO
Q
t
6) Utjecaj geoloških čimbenika
Qv –oborina koja padne na površinu vodnog lica
Qpovršinsko = Q3
Qpodpovršinsko = Q2
Qpodzemno = Q1
i – intenzitet oborine (mm/sat)f – kapacitet infiltracije (mm/sat)V – volumen upijene vode (mm) ili (m3)d – deficit vlažnosti zemljišta (mm) ili (m3)
i < fV < d
Q = Q1 + Qv
Q
glavna krivuljarecesije
P
tk
t
i > f ; V > dQ = Q1+Q2+Q3+Qv
i > f ; V < dQ = Q1+Q3+Qv
i < f ; V > dQ = Q1+Q2+Qv
tk
t
Qpovršinsko = Q3
Qpodpovršinsko = Q2
Qpodzemno = Q1
P
Q
Aproksimacija realnog hidrograma oticanja trokutom
pr T/TK
0k
pp T2
T1KT
31T
0k
p T2
TK2
3T
0k
pb T2
TK21K3T1KT