poljoprivredne melioracije - fazos.unios.hr praktikum nakon nakon nakon... · 4 1. uvod ovaj...
TRANSCRIPT
1
SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA
POLJOPRIVREDNI FAKULTET U OSIJEKU
prof. dr. sc. Jasna Šoštarić
POLJOPRIVREDNE
MELIORACIJE
priručnik
Osijek, rujan 2016.
2
SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA
POLJOPRIVREDNI FAKULTET U OSIJEKU
prof. dr. sc. Jasna Šoštarić
POLJOPRIVREDNE
MELIORACIJE
Recenzent: prof. dr. sc. Dragutin Petošić, Agronomski fakultet Zagreb
Lektor: dr. sc. Anica Perković, prof. Poljoprivredni fakultet Osijek
priručnik
Osijek, rujan 2016
3
KAZALO
1. UVOD........................................................................................ 4
2. MJERE I SUSTAVI MJERA..................................................... 4
3. OSNOVE GEODEZIJE............................................................. 13
3.1. MJERILO ............................................................................ 16
4. OSNOVE HIDROMETRIJE ..................................................... 19
5. OSNOVE HIDROPEDOLOGIJE ............................................. 30
5.1. ODREĐIVANJE INFILTRACIJE ...................................... 30
5.2. ODREĐIVANJE FILTRACIJE ......................................... 34
6. ODVODNJA ............................................................................. 39
6.1. ODREĐIVANJE RAZMAKA DRENAŽNIH CIJEVI ....... 39
6.1.1. ODREĐIVANJE RAZMAKA DRENAŽNIH CIJEVI
KOD HOMOGENOG TLA .................................................
39
6.1.1.1. ODREĐIVANJE RAZMAKA DRENAŽNIH CIJEVI
POMOĆU NOMOGRAMA ...........................................
43
6.1.2. ODREĐIVANJE RAZMAKA DRENAŽNIH CIJEVI KOD
DVOSLOJNOG TLA ..........................................................................
44
7. NAVODNJAVANJE ................................................................ 47
7.1. RASPORED RASPRSKIVAČA KOD
NAVODNJAVANJA UMJETNOM KIŠOM......................
47
4
1. UVOD
Ovaj priručnik namjenjen je studentima preddiplomskog studija Poljoprivrednog fakulteta koji
slušaju modul „Poljoprivredne melioracije“ a poslužit će i studnetima diplomskog studija koji
slušaju modul „Navodnjavanje poljoprivrednih kultura“ i „Navodnjavanje u povrćarstvu i
cvjećarstvu“. Priručnik obrađuje nastavnu materiju sa predavanja i vježbi a pisan je sa željom
da se studentima olakša usvajanje nastavne materije. Zadatci su rješavani postupno uz dodatna
objašnjenja, korak po korak, i pružaju solidnu baza za rješavanje zadataka slične problematike.
Nadamo se da će studentima pomoći u savladavanju materije za ispit.
2. MJERE I SUSTAVI MJERA
Velika je vjerojatnost da će se agronomi u svojoj praksi susretati s raznim jednostavnim i
složenijim izračunima. U iskazivanjima i izračunima površina, težina i volumena službeno se
koristi metarski mjerni sustav koji se zasniva na primjeni dekadskog načina računanja. Osim
ovih službenih jedinica, na terenu u komunikaciji s poljoprivrednim proizvođačima susrećemo
se s primjenom jedinica hvatnog sustava (za površinu) ili ostalih arhaičnih mjera. U nekim
službenim dokumentima (zemljišne knjige) i danas su površine iskazane u jedinicama hvatnog
sustava. Kako bismo olakšali pretvaranje arhaičnih jedinica i izraza koji se koriste u praksi u
vrijednosti koje se službeno koriste i obratno navest ćemo njihove osnovne odnose te nekoliko
primjera i načina izračuna.
MJERNE JEDINICE ZA TEŽINU
Mjerne jedinice za težinu u poljoprivredi koristimo kod izražavanja prinosa, količine gnojiva,
sjemena...)
Službene mjerne jedinice za težinu koje se koristi u poljoprivredi su:
100 kg = 1 dt (deci tona)
1 000 kg = 1 t (tona)
Stare mjerne jedinice koje su u uporabi:
1 metrička centa (mtc) = 100 kg
1 kvintal (q) = 100 kg
1vagon = 10 000 kg = 10 t
MJERNE JEDINICE ZA DUŽINU
Službene mjerne jedinice za dužinu u metarskom sustavu:
Osnovna mjerna jedinica za dužinu u metarskom sustavu je 1 metar (m).
5
1 metar (m)
Stare mjere koje su u uporabi u hvatnom sustavu:
1 hvat (hv) = 1,89648 ~1,9 m
MJERE ZA POVRŠINU
Službene mjerne jedinice za površinu u metarskom sustavu:
Od osnovne mjerne jedinice za dužinu (1m) izvedene su mjerne jedinice za površinu.
1m2 = površina sa stranicama 1m·1m = 1 m2
Primjena površine od 1m2 u poljoprivredi je najčešća kod izračuna broja biljaka po jedinici
površine. U praksi se koristi drveni ili metalni okvir sa stranicama 1m·1m koji čini površinu
od 1m2 TE se odlaže na zasijanu površinu a broj izniklih biljaka u okviru m2 čini sklop na 1
m2 odnosno množenjem s 10 000 dobijemo vrijednost sklopa na 1 ha.
1ar (a) = 100 m2 = površina čije su stranice 10m· 10m = 100 m2
1 hektar (ha) = 10 000 m2 = površina čije su stranice 100m· 100m= 10 000 m2
1 kilometar kvadratni (km2) = površina čije su stranice 1 000m· 1 000m= 1 000 000 m2
Stare mjerne jedinice koje su u uporabi:
Od osnovne mjerne jedinice za dužinu u hvatnom sustavu (1hv) izvedene su jedinice za
površinu.
1 četvorni hvat (čhv) je površina čije su stranice 1hv ·1hv = 1 čhv,
odnosno izraženo u metrima = 1,89m ·1,89m = 3,57~ 3,6m2,
vrijedi: 1čhv = 3,6 m2
Veća površina u hvatnom sustavuu za površinu je katastarsko jutro (kj) i danas se vrlo često
koristi.
1 katastarsko jutro (kj) = površina čije su stranice 40 hv ·40 hv = 1600 čhv,
vrijedi:1kj= 1600 čhv
6
Prikazat ćemo odnos mjera za površinu metarskog i hvatnog sustava
Mjere za površinu
(odnosi metarskog i hvatnog sustava)
Metarski sustav
Hvatni sustav
1 m2 = 0,27803641 čhv 1 čhv = 3,6m2
1 ha= 1,737 ~ 1,74 kj 1 kj = 0,575464 ha ~ 0,57 ha
1 ha = 2780,364 čhv
1ha = 1 kj 1180 čhv
1 kj = 5 754,64 m2
U uporabi su i regionalne arhaične jedinice za površinu:
1 dulum = 1000 m2,
1 lanac = 2000 čhv,
1 dan oranja = 4 000 m2,
1 motika zemlje = 8 000 m2.
Treba pretvoriti 15 hv u metre!
15 hv = ____m
15 ·1,9 hv = 28,5 m
15 hv = 28,5 m
Treba pretvoriti 23 m2 u četvorne hvate!
23m2 =_____ čhv
23 · 0,278 čhv = 6,39 čhv
23m2 = 6,39 čhv
Treba pretvoriti 9 kj 550 čhv samo u kj!
9 kj 550 čhv = ________ kj
9 kj + (55 : 1600) = 9 + 0,34 = 9,34 kj
9 kj 550 čhv = 9,34 kj
7
Treba pretvoriti 5,83 kj u katastarska jutra i četvorne hvate!
5,83 kj = ___________kj _________čhv
5kj + (0,83 · 1600 kj) = 5 kj + 1328 čhv
5,83 kj = 5 kj 1 328čhv
Treba pretvoriti 8,73 ha u katastarska jutra a potom vrijednost dobivenu u
katastarskim jutrima raščlaniti na katastarska jutra i četvorne hvate!
8,73 ha = ________kj = ______kj _______ čhv
Prvo ćemo 8,73 ha pretvoriti u hektare.
8,73 · 1,74 kj = 15,19 kj
8,73 ha = 15,19 kj
Zatim ćemo kao u prethodnom zadatku vrijednost izraženu u katastarskim jutrima raščlaniti na
katastarska jutra i četvorne hvate.
15,19 kj = 15 kj + (0,19·1600) = 15 kj + 304 čhv
15,19 kj = 15 kj 304 čhv
Konačno rješenje:
8,73 ha = 15,19 kj = 15 kj 304 čhv
Treba pretvoriti 9 kj i 1450 čhv u hektare!
9 kj 1450 čhv =______ ha
U ovom zadatku treba sve vrijednosti pretvoriti u hektare. Vrijednost izraženu u četvornim
hvatima ćemo prvo izraziti kao katastarska jutra a potom pretvoriti u hektare, kako slijedi:
9 kj · 0,57 + (1450 : 1600) · 0,57
5,13 + 0,9 · 0,57
5,13 + 0,51 = 5,64
9 kj 1450 čhv = 5 64 ha
Treba pretvoriti 6,23 ha u katastarska jutra!
6,23 ha = ______ kj
8
6,23 ·1,74 kj = 10,84 kj
6,23 ha = 10,84 kj
Treba pretvoriti 8,37 kj u hektare!
8,27 kj = ______ha
8,37 · 0,57 ha = 4,77 ha
8,37 kj = 4,77 ha
Površina parcele je 8 710 m2. Kolika je stranica „a“ ako su sve stranice jednake?
Poznata je površina, a nepoznata je vrijednost stranice „a“.
Kako je površina dvodimenzionalna veličina stranicu a ćemo dobiti korjenovanjem vrijednosti
površine:
P = 8 710 m2
stranica „a“ = ?
a = √a = √8 710 = 93,3 m
Odgovor: stranica „a“ je 93,3 m.
Skladište za smještaj kukuruza u klipu široko je 1 hv, visoko 1,5 hv, i dugo 7 hv. Koliko
se dt kukuruza može uskladištiti ako je volumna težina kukuruza u klipu 500 kg/m3?
Potrebno je izračunati volumen skladišta (vrijednosti izražene u hvatima pretvorit ćemo u
metre).
širina = 1 hv = 1,9 m,
visina = 1,5 hv = 1,5 · 1,9 = 2,85 m,
dužina = 9 hv = 9 · 1,9 = 17,1 m,
volumen skladišta = š · v · d = 1,9 · 2,85 · 17,1 = 92,59 ~ 93 m3
U 1m3 može se uskladištiti 500 kg kukuruza (koliko je njegova volumna težina), a u ukupni
prostor skladišta volumena 93 m3 može se uskladištiti
93 (m3) · 500 (kg/m3) = 46 500 kg kukuruza
U zadatku se traži da vrijednost izrazimo u decitonama!
46 500 kg = ____ dt
46 500 : 100 = 465 dt
46 500 kg = 456 dt
9
Odgovor: U skladište se može uskladištiti 456 dt kukuruza.
Na površini imanja od 7 kj 1370 čhv ukupno je rodilo 270 dt pšenice. Koliko je to po
1 hektaru? Koliko će trebati skladišnog prostora (izraženog u m2) da bismo smjestili
ukupan urod? Do koje visine sloj pšenice možemo uskladištiti ako je nosivost skladišne
konstrukcije 500 kg/m2, a volumna težina pšenice je 750 kg/m3?
Poznate vrijednosti:
površina imanja = 7 kj 1370 čhv,
urod = 270 dt pšenice,
nosivost skladišta = 500 kg/m2
volumna težina pšenice = 750 kg/m3.
Traži se:
urod po1 hektaru
veličina skladišnog prostora (m2)
debljina sloja pšenice (m).
Rješenje:
Površinu od 7 kj 1370 čhv treba pretvoriti u hektare!
7 kj 1370 čhv = _______ ha
7 · 0,57 + (1370: 1 600) · 0,57 =
3,99 + 0,85 · 0,57 = 4,47 ha
7 kj 1370 čhv = 4,47 ha
Prinos po 1 hektaru = 270 (dt) : 4,47 ha = 60,4 dt/ha.
Kako bismo uskladištili pšenicu čija je težina 750 kg/m3 na konstrukciju nosivosti 500 kg/m2
sloj pšenice ne može biti deblji od:
500 kg/m2 : 750 kg/m3 = 0,67 m = 67 cm
Dopuštena visina sloja uskladištene pšenice je 67 cm.
10
Kako bismo uskladištili 270 dt pšenice u skladište nosivosti 500 kg/m3 potrebno je izraziti urod
u kilogramima i podijeliti ga sa nosivosti skladišne konstrukcije:
270 dt = ______ kg
270 · 100 = 27 000 kg
270 dt = 27 000 kg
27 000 kg : 500 kg/m2 = 54 m2
Za skladištenje ukupnog uroda (27 000 kg) pšenice potrebno je 54 m2 skladišnog prostora.
Veličina površina A je 7 hektara i 35 ari i želimo je zamijeniti za površinu B. Ali
površina B je veća i dužina uz kanal je 200 hv. Kolika mora biti širina površine B
(stranica uz kanal je fiksna) da bi površine A i B bile jednake? Izrazite veličinu površine
u kj i čhv!
Površina A = 7 ha 35 a
Površina B = ? (poznata dužina jedne stranica = 200 hv)
Površina A < Površine B
Površinu izraženu u hektarima i arima ćemo pretvoriti u četvorne hvate te ju podijeliti s
poznatom stranicom uz kanal i time dobiti traženu širinu parcele B i zadovoljiti uvjet da
površine A i B budu jednake.
Površina A = 7 ha 35 a = 70 000 m2 + 3 500 m2 = 73 500 m2
7 ha 35 a = 73 500 m2
1 m2 = 0,278 čhv
73 500 m2 · 0,278 (čhv) = 20 433 čhv
Ako je dužina uz kanal posjeda B = 200 hv a površina 20 433 čhv, širina će biti:
20 433 čhv : 200 hv = 102,16 hv = 194,1 m
Širina parcele B treba biti 102,16 hv (194,1 m) uz dužinu površine uz kanal od 200 hv kako bi
obje površine bile jednake veličine.
Površinu treba izraziti u katastarskim jutrima:
7 ha 35 a = ______kj _____čhv
20 433 čhv = _____ kj _____čhv
20 433 čhv : 1600 kj = 12,77 kj
12,77 kj = ______ kj ______ čhv
11
12 kj + (0,77 · 1 600) = 12 kj 1232 čhv
7 ha 35 a = 20 433 čhv = 12 kj 1 232 čhv
7 ha 35 a = _______ kj _____čhv
7 ha 35 a = 12 kj 1232 čhv
MJERE ZA VOLUMEN
Osnovna mjerna jedinica za volumen je metar kubni = m3. To je volumen kocke čije su
dimenzije 1 m širine, 1 m dužine i 1 m visine.
Ako dužinu od 1 m prikažemo u centimetrima onda je
100 cm · 100 cm ·100 cm = 1 000 000 cm3
1 m3 izražen u cm3 = 1 000 000 cm3
Ako dužinu od 1 m prikažemo u decimetrima onda je
10 dm · 10 dm ·10 dm = 1 000 dm3
1 m3 izražen u dm3 = 1 000 dm3
Volumen od 1 m3 jednak je 1 litri, odakle proizlazi da
1 m3 sadrži 1000 l
Veća mjerna jedinica za volumen koja se koristi u poljoprivrednoj praksi je hektolitar
1 hektolitar (hl) = 100 litara
Mjerne jedinice koje se koriste za volumen u SAD su:
1 galon = 4,5435 litara
1 bushel = 8 galona = 36, 3487 litara
Primjena mjernih jedinica za volumen u poljoprivredi je kod izračuna količine oborina palih
na određenu površinu i kod primjene navodnjavanja.
12
Ako je palo 25 mm vode na površinu od m2, koliko je to ukupno vode izraženo u
litrama i u metrima kubnim. Koliko je to ukupno vode na površinama od 1a, 1ha, 1čhv,
1kj?
Za praksu je važna spoznaja činjenice da sloj vode od 1 mm
na površini od 1 m2 iznosi
0,001 m3 odnosno 1 litru.
Kako bismo dobili vrijednost vode u metrima kubnim na površinu od 1m2 sloj vode od 1 mm
izrazit ćemo u metrima:
1 m2 · 0,001 m = 0,001 m3 = 1 litra
Sloj vode od 25 mm na površini od 1 m2 iznosi:
za 1m2 = 1 m2 · 0,025 m = 0,025 m3 = 25 litara,
za 1 a = 100 m2 · 0,025 m = 0,25 m3 = 250 litara,
za 1 ha = 10 000 m2 · 0,025 m = 250 m3 = 250 000 litara,
za 1 čhv = 3,6 m2 · 0,025 m = 0,09 m3 = 90 litara,
za 1 kj = 5 754,64 · 0,025m = 143,866 m3 = 143 866 litara.
Zadatak za vježbu:
Ako navodnjavanjem dodajemo 25 mm vode po m2, koliko smo ukupno dodali vode na
površinu pokusa od 1,5 ha?
13
3. OSNOVE GEODEZIJE
U geodeziji se vrše mjerenje duljina, visinskih razlika i kutova. Sam pojam mjerenja
podrazumijeva usporedbu dviju istovrsnih veličina od kojih je jedna uzeta za jedinicu – etalon
(etalon je francuska riječ, (étalon) i znači precizno napravljen uzorak mjera koji služi za
provjeravanje istih takvih mjera koje su u upotrebi (npr. Etalon mjere za dužinu – metar).
Mjerenje duljina se u geodeziji može obavljati mehanički, optički i elektroničko.
Mehaničko mjerenje duljina: predstavlja najstariji i najmanje precizan način mjerenja duljina.
Koriste se geodetske mjerne vrpce raznih duljina (10, 20, 25, 30 ili 50 m). Najčešće su izrađene
od čelika i koriste se za mjerenje kraćih dužina. (slika 1 )
Slika 1: Čelična vrpca za mjerenje dužina (izvor: www.geoskola.hr)
Optički instrumenti za mjerenje dužina (optički daljinomjeri) koji se koristi u paru s
geodetskom letvom.
14
Slika 2: Optičko mjerenje dužina
(izvor: geoskola.hr)
U optički instrument u okularu teodolita ugrađene su tri horizontalne niti: gornja, srednja i
donja nit. Mjerenje se obavlja na način da se teodolit na stativu postavi vodoravno (provjerom
na libeli). Na jednom kraju dužine koju želimo mjeriti postavimo geodetsku letvu a na drugi
kraj optički instrument (teodolit). Teodolitom viziramo geodetsku letvu i očitavamo vrijednost
na letvi gornje i donje ugravirane niti (slika 2) kao četveroznamenkasti broj. Duljinu
izračunavamo po formuli:
D = K · l + c,
gdje je:
D = duljina od instrumenta do geodetske letve,
K = konstanta (100),
l = odsječak na letvi (razlika gornjeg i donjeg očitanja letve).
Elektroničko mjerenje duljina: daje vrlo precizne vrijednosti. Mjerenje dužina se zasniva na
mjerenju vremena koje je potrebno elektromagnetskom valu da prođe od primopredajnika
(teodolita) do prijemnika (prizme) i nazad. Postupak mjerenja se sastoji od postavljanja: elektro
optičkog daljinomjera na jednu točku dužine. Na drugi kraj dužine koju želimo izmjeriti
postavimo prizmu koju viziramo teodolitom. Aktiviramo odašiljanje elektromagnetskih valova
i očitamo vrijednost mjerene dužine.
15
Slika 3: Elektroničko mjerenje dužina
Ručni laserski daljinomjer DISTO je u novije vrijeme zamijenio uporabu geodetske mjerne
čelične vrpce.
Slika 4: Ručni laserski daljinomjer
(izvor: http://www.zucchisrl.com)
16
Prednosti mjerenja s ručnim laserskim uređajem u odnosu na čeličnu vrpcu su: omogućeno
mjerenje udaljenosti nepristupačnih mjesta (stijena, obala, visina žica dalekovoda,) do 60 m,
Wnije potrebno odmatati i namatati vrpcu na kolut, vrlo jednostavno mjerenje.
3.1. MJERILO
Kod prikazivanja terena na papiru i obratno kada situaciju s plana želimo prenijeti na teren
služimo se MJERILOM. Mjerilo je odnos između jedinica dužina na karti i odgovarajućih
dužina u prirodi.
Nacrtati dužinu koja je u prirodi 300 m u slijedećim mjerilima: M = 1: 2 000,
M = 100 00, M = 1:15 000!
Rješenje:
Ako je M = 1: 2 000 znači da će dužina biti 2 000 puta manja na papiru, odnosno
300 : 2 000 = 0,15 m = 15 cm.
Ako je M = 1: 10 000 znači da će dužina biti 10 000 puta manja na papiru, odnosno
300 : 10 000 = 0,03 m = 3 cm
Ako je M = 1: 15 000 znači da će dužina biti 15 000 puta manja na papiru odnosno:
300 : 15 000 = 0,02 m = 2 cm
Udaljenost između dviju točaka A i B na karti mjerila M = 1: 5000 je 58 mm. Kolika je
udaljenost u prirodi?
Rješenje:
Udaljenost na terenu treba biti 5 000 puta veća na terenu nego na karti mjerila M = 1: 5 000!
58 mm ·5 000 = 290 000 mm = 290 m
17
Određivanje kote točaka na katri
Na karti izohipse predstavljaju kotu točke. Ako želimo odrediti kotu točke koja se nalazi
između dvije kote, potrebno je iz točke, za koju određujemo kote, spustiti okomice na susjedne
kote. Na prikazanom primjeru je nepoznata kota točke A i iz nje smo spustili okomicu na
izohipsu 80 m (označili smo je sa X) i okomicu na izohipsu 78 m (označili smo je sa Y).
Izmjerili smo te vrijednosti, gdje je x =5 mm, Y = 12mm a njihov zbroj je 17 mm. Stavljamo
u odnos ekvidistanciju (2 m) naprama zbroju X+Y (17 mm) i Y naprama izmjerenoj vrijednosti
za Y (12 mm). Izračunom jednadžbe dobili smo vrijednost 79,4 m.
Slika 5: Određivanje kote točaka
Zadatak: Postaviti i izračunati zadatak, ali uzeti u vrijednost X, dakle
Apsolutni pad je visinska razlika između dviju točaka. Određuje se tako da se vrijednosti više
kote oduzme vrijednost niže kote. Izražava se u metrima.
18
Slika 6: Određivanje apsolutnog pada
Relativni pad predstavlja pad po jedinici dužine. Od apsolutnog pada se razlikuje po tome što
se kod relativnog pada uzima u obzir i udaljenost između dviju točaka koje su na različitim
nadmorskim visinama. Izračunava se tako da se vrijednost apsolutnog pada (m) podjeli sa
udaljenošću zadanih točaka (m). Rezultat dijeljenja je neimenovani broj koji množenjem sa
100 daje pad u postotcima, a množenjem s 1000 daje pad u promilima.
Zadatak! Izračunati relativni pad ako su točke A i B na karti mjerila M = 1 : 2000
udaljene 3,2 cm; točka A se nalazi na koti 82 m a točka B na koti 78 m??
Slika 7: Određivanje relativnog pada
19
4. OSNOVE HIDROMETRIJE
Hidrometrija je znanstvena disciplina o metodama i tehnici mjerenja različitih karakteristika
vode u svim njenim oblicima pojavljivanja na Zemljinoj kugli. Hidrologiji pripada i obrada
dobivenih podataka.
Hidrometrija izučava metode i obavlja mjerenje svih elemenata hidrološkog režima voda kopna
mora.
Hidrometrija je dio hidrologije s elementima hidraulike.
Osnovni zadaci hidrometrije su:
razrada metoda i pribora za kvantitativno određivanje i proučavanje režima voda,
obrada podataka dobivenih mjerenjem,
organiziranje mreža stanica (u vremenu i prostoru) sa kojih se vrše mjerenja.
Od hidrometrijskih mjerenja obradit ćemo sljedeće:
mjerenje razine vode,
mjerenje dubine vode,
mjerenje brzine vode,
mjerenje protoke,
mjerenje nanosa,
mjerenje podzemnih vode.
Mjerenje razine vode (vodostaj)
Vodostaj je vertikalna razlika između razine vode u trenutku mjerenja i neke izabrane i
fiksirane (nulte) razine. Podaci o razini vode (vodostaju) na rijekama, jezerima i
akumulacijama mjeri se za potrebe plovidbe, projektiranja i izgradnje raznih hidrotehničkih
objekata (zahvati vode kod navodnjavanja...). Svaki uređaj kojim se mjeri vodostaj mora imati
utvrđenu i određenu nultu razinu (kotu). Mjerenje vodostaja može se obavljati pojedinačnim
očitavanjem ili kontinuiranim bilježenjem.
Pojedinačno očitavanje – vodomjerna letva: Mjerenje vodostaja s vodomjernom letvom je
najjednostavniji način mjerenja. Sastoji se od letve izrađene od drveta, željeza ili plastike s
podjelom po 2 cm. Može se postavljati vertikalno ili na uređenim kosim obalama. Vodostaj se
očitava i bilježi dva puta dnevno (7:30 i 18:30 sati). Očitani podaci pohranjuju se u banci
podataka (Republički hidrometeorološki zavod). Nedostatak ovakvog mjerenja je što ne može
biti zabilježen nagli vodni val koji se može pojaviti između dva mjerenja. Prisutna je
mogućnost ljudske pogreške prilikom očitavanja i unosa očitanih podataka.
20
Vodostaj zabilježen u 7:30 sati određenog dana naziva se dnevni vodostaj. Na osnovu podataka
o dnevnim vodostajima dobije se mjesečni vodostaj tako da se zbroj dnevnih podataka podijeli
brojem dana u mjesecu. Godišnji vodostaj dobije se podjelom zbroja visina mjesečnih
vodostaja sa brojem mjeseci u godini (12). Kako bi se dobila objektivna slika o vodostaju nekog
vodotoka, potrebno je najmanje vrijeme promatranja od 10 godina.
Slika 8: Vodomjerna letva za pojedinačno očitavanje vodostaja
Kontinuirano bilježenje vodostaja. Obavlja se uređajima – limnigrafima koji automatski
ispisuju svaku promjenu vodostaja na papiru namotanom oko valjka koji je povezan satnim
mehanizmom. Limigraf se sastoji od dva osnovna dijela: plovka koji je postavljen u vertikalnoj
cijevi koja je spojena vodotokom i u kojoj se mijenja razina vode po zakonu spojenih posuda
i od uređaja koji bilježi promjenu vodotoka. Princip mjerenja: mijenjanje razine vode pomiče
plovak u vertikalnoj cijevi gore – dolje što se zapisuje na papirnoj traci koja je namotana na
valjak. Grafički prikaz promjene vodostaja u vremenu naziva se NIVOGRAM.
Variranje vodostaja ne zapisuje u realnoj visini već u određenim (smanjenim) omjerima.
Razina vode bilježi se pisačem na papirnatu traku smještenu na valjak koji je spojen satnim
mehanizmom. Valjak se okreće brzinom 2 mm/h, odnosno za puni okretaj treba 8 dana, kada
se mijenja papir s upisanim nivogramom.
Prednost mjerenja limnigrafom je što imaju neprekinuto (kontinuirano) bilježenje vodostaja te
nam daju točne podatke o vremenu i visini pojave vodnih valova.
Najstariji vodomjeri su na rijeci Savi u Slavonskom Brodu i Staroj Gradišci postavljeni još
1787. godine.
21
Slika 9: Limnigraf – uređaj za kontinuirano bilježenje vodostaja
Tablica 1 : Osnovni podaci vodomjerne postaje Osijek (izvor: hidro.dhz.hr/)
OSNOVNI PODACI VODOMJERNE POSTAJE
Ime OSIJEK
Šifra 5053
Tip postaje Automatska dojava
Vodotok DRAVA
Sliv CRNOMORSKI SLIV
Porječje Porječja Drave i Dunava
Početak rada 01. 01. 1827.
Kraj rada --
Kota nule vodokaza (m n/m) 81,481
Udaljenost od ušća (km) 18,960
Hr)Udaljenost od izvora (km) --
Topografska površina sliva (km2) 39982,000
22
Slika 10: Vodostaj vodomjerne postaje Osijek za 2015. godinu (izvor: hidro.dhz.hr)
Mjerenje dubine vode
Mjerenjem dubine vode dobivaju se vrijednosti o profilu vodotoka. Mjerenjem dubine vode
određuje se relativna udaljenost dubine vode i dna. Mjerenje se može obavljati hidrometrijskom
metodom (hodrometrijska sonda, čelično uže) ili akustičnom metodom (ehosonderom), ovisno
o tome koju razinu točnosti trebamo.
Hidrometrijske metode – hidrometrijska sonda i čelično uže
Hidrometrijska sonda – najjednostavniji ali najmanje točan način mjerenja. Za mjerenje se
koristi drvena sonda 5 - 10 m dužine, 4 - 6 cm debljine. Na dijelu koji se uranja u vodu na dno
vodotoka nalazi se okrugli željezni graničnik. Letva je graduirana na 1, 2, 5 do maksimalno 10
cm. Princip mjerenja: plovilom se dolazi na lokaciji vodotoka gdje želimo izmjeriti dubinu, s
plovila zabadamo hodrometrijsku sondu pod kutom od 450 u dno vodotoka, ispravimo
hidrometrijsku sondu okomito na dno vodotoka i očitamo vrijednosti dubine na letvi (slika 11).
Željezni graničnik određuje do koje dubine će sonda uroniti u dno vodotoka, što je važno za
preciznost mjerenja naročito kod vodotoka sa muljevitog dna.
23
Slika 11: Hidrometrijska sonda za mjerenje dubine vode
Čelično uže – sastoji se od graduiranog čeličnog užeta (slika 12) na čijem je kraju obješen uteg
(težine 3, 10 do maksimalno 50 kg). Mjere se dubine vodotoka čija je brzina manja od 1m/s.
Uže se iz plovila, pušta na dno vodotoka i očitava dubina.
Slika 12: Čelično uže za mjerenje dubine vode
Akustična metode – ehosonder
Ehosonder – Akustična metoda mjerenja dubine vode bazira se na principu odašiljanja
ultrazvučnog signala i njegovog prihvaćanja nazad nakon što se odbio od dna. Sastoji se od
odašiljača i prijemnika koji su locirani na plovilu. Odašiljač šalje ultrazvuk koji se odbija od
dna vodotoka, a prijemnik „hvata“ ultrazvuk. Mjeri se vrijeme koje je potrebno ultrzvuku da
dođe do dna vodotoka i vrati se nazad do prijemnika (slika 12 i 13). Na brzinu ultrazvuka mogu
utjecati temperatura vode i gustoća vode te obraslost dna vodotoka travom ili pokrivenost
muljem. Ovakav način mjerenja je vrlo precizan jer se bazira na mjerenju vremena koji
ultrazvuk prolazi. Prednost mjerenja ehosonderom je velika preciznost podataka i brzina
mjerenja te mogućnost mjerenja različitih profila dna vodotoka. Nedostatak ovakvog mjerenja
je cijena ehosondera i potrebna stručnost rukovanja.
24
Slika 12: Ehosonder za mjerenje dubine vode
(izvor: http://www.factmonster.com)
Slika 13: Primjena ehosondera za određivanje reljefa mora
(izvor: https://www.niwa.co.nz)
25
Mjerenje brzine vode
Brzina vode predstavlja put kojeg čestica vode pređe u jedinici vremena. Brzina vode se u
praksi najčešće mjeri plovcima i hidrometrijskim krilom.
Plovak služi za mjerenje površinske brzine vodotoka. Službeno se koriste drveni krug promjera
15-30cm, debljine 3 - 5 cm. Neslužbeno može poslužiti i obična zatvorena boca. Princip
mjerenja: na obali se označe dvije točke u smjeru vodotoka (najčešće je to na udaljenosti od
100 metara). Plovak se baci u vodotok, ali prije početne točke mjerenja, kako bi se ustalila
brzina plovka i u trenutku kada plovak dođe u početnu točku, uključi se štoperica i počinje
mjerenje brzine. Štoperica se isključi u završnoj točki mjerenja. Na kraju mjerenja poznate su
vrijednosti: pređeni put i vrijeme za koje je plovak prešao taj put. Brzina se izračunava izrazom:
V = L : t
gdje je:
v = brzina (m/s),
L = prijeđeni put (m)
t = vrijeme potrebno plovku da prijeđe put (sekunde).
Hidrometrijsko krilo: Mjerenje brzine vode hidrometrijskim krilom zasniva se na mjerenju
brzine uronjenog propelera. Mjerenje hidrometrijskim krilom daje točnije podatke i brzina se
može mjeriti u pojedinim točkama po dubini vodotoka (za razliku od površinskog plovka).
Hidrometrijsko krilo je uređaj koji ima elisu pričvršćenu na osovinu. Kada se uređaj (elisa)
uroni u vodu, voda okreće elisu (slika 14), a broj okretaja krilaca elise je proporcionalan brzini
kretanja vode. Uređaj je baždaren tako da se poslije određenog broja okretaja elise (25, 50 ili
100 okretaja) oglasi zvonce i vrši se očitavanje broja okretaja za određeno vrijeme ili se broj
okretaja prikazuje na brojaču. Odredi se potrebno vrijeme kako bi se elisa okrenula određeni
broj puta, a potom se u tablicama odredi koja brzina odgovara tom broju okretaja. Za svako
hidrometrijsko krilo proizvođač je izradio tablice u kojima je naznačena poveznica broja
okretaja elise brzinom vode. Hidrometrijskim krilom se može mjeriti brzina vode po raznim
dubinama vodotoka, ovisno o tome na koju dubinu postavljamo elisu hidrometrijskog krila.
26
Slika 14 : Hidrometrijski krilo
(izvor: ehosonder&biw=q=hidrometrijsko+krilo
Mjerenje protoke
Protoka predstavlja količinu vode koja protječe kroz poprečni presjek (omočeni profil)
vodenog toka u jedinici vremena. Matematički izraz za određivanje površine je
Q = F · v,
gdje je:
Q = protoka vode (m3/s ili litara/s),
*F = omočena površina vodotoka (m2),
v = brzina vode (m/s).
*Omočena površina vodotoka predstavlja površinu poprečnog presjeka vodenog toka. Najčešći
oblici poprečnog presjeka vodenog toka su: trapez, trokut, pravokutnik ili kod zatvorenog
vodotoka (cijevi), krug.
Poznavanje količine vode koja protječe kroz neki vodotok u jedinici vremena (protoke) važna
je veličina za projektiranje i izvođenje hidrotehničkih objekata (za navodnjavanje).
Mjerenje nanosa
Riječni nanos su čvrste čestice koje vodena masa nosi i stvara naslage u koritu. Nanos može
biti lebdeći (suspendirani), vučeni i plutajući. Količina lebdećih i vučenih nanosa mijenja
tijekom godine, od površine prema dnu i duž vodotoka.
Lebdeći ili suspendirani nanos čine sitne čestice koje lebde i raspoređene su po cijeloj dubini
vodotoka. Mjerenje lebdećeg nanosa obavlja se sa uređajem – batometrom trenutnog punjenja.
(slika 15). To je šuplja metalna cijev volumena 1-5 litara koja ima mogućnost istovremenog
zatvaranja otvora. Mjerenje se obavlja na način da se otvorena cijev postavi u vodotok na
dubinu s koje želimo uzeti uzorak tako da voda struji kroz cijev. Nakon što se ustalio protok
vode kroz batometar cijev, sinkronizirano zatvorimo cijev s oba poklopca čime „hvatamo“
vodu s pripadajućim lebdećim nanosom. Sadržaj nanosa iz batometar cijevi se može izraziti
volumno ili težinski. Volumno se određuje na način da se voda izlije u graduiranu menzuru,
ostavi da se nanos istaloži te očita volumen istaloženog nanosa (cm3/l ili l/m3). Za težinsko
izražavanje količine nanosa potrebno je izvagati sadržaj iz batometar cijevi. Sadržaj vode i
nanosa ostaviti na vodenoj kupelji te nakon isparavanja vode na vodenoj kupelji, obaviti
ponovno vaganje što daje količinu nanosa u težinskim vrijednostima (g/l ili kg/m3).
27
Slika 15: Batometar cijev za trenutno punjenje za mjerenje lebdećeg nanosa
Količina ukupnog lebdećeg nanosa (mutnoća) se povećava od površine prema dnu vodotoka
gdje je velika koncentracija krupnog nanosa. Sitnije čestice raspoređene su skoro ravnomjerno
od površine do dna vodotoka. Čestice srednje veličine su raspoređene više prema dnu
vodotoka, a krupne suspendirane čestice su pri dnu vodotoka (slika 16).
Slika 16: Raspored mutnoće vode u vodotoku po dubini.
Vučeni nanos predstavljaju veće čestice koje se kreću (valjaju, vuku) po dnu vodotoka.
Uzimanje uzoraka se obavlja batometrom dužeg punjenja za mjerenje vučenog nanosa.
Mjerenje se obavlja ostavljanjem batometra duže vrijeme na dnu vodotoka (slika 17).
Batometar za mjerenje vučenog nanosa predstavlja žičanu mrežu pravokutnog oblika s
otvorom na jednoj strani koji se postavlja s otvorom nasuprot smjeru tečenja vode. Tečenje
vode pokreće kamenje koje ulazi u batometar. Vađenjem uzoraka određuje se količina vučenog
nanosa.
28
Slika 17: Batometar dužeg punjenje za uzimanje uzoraka večenog nanosa
Mjerenje podzemnih voda
Mjerenjem podzemnih voda utvrđuje se brzina i raspodjela vode u vremenu i prostoru. Brzina
kretanja podzemne vode je vrlo sporo – laminarno kretanje. Smjer kretanja vode ne mora pratiti
konfiguraciju terena. Za određivanje brzine i smjera kretanja podzemne vode primjenjuje se
metoda upuštanja obilježivača u bunar (slika 18) i praćenje pojave obilježivača u drugim
(susjednim) bunarima (slika 19). Na taj način dobijemo vrijednosti brzine (poznati put i vrijeme
pojave obilježivača) te smjer kretanja podzemne vode.
Slika 18: Upuštanje obilježivača u bunar Slika 19: Detektiranje pojave obilježivača –
određivanje smjera i brzine podzemne vode
29
Razina podzemne vode mjeri se piezometrima. To su posebno izrađene šuplje čelične cijevi
promjera 25 - 30 mm, koje imaju perforirani završetak koji se zabija u tlo uvijek do ispod
najniže razine podzemne vode tako da voda može ući kroz perforaciju u cijev. Mjerenje se
obavlja na način da se u cijev upušta specijalni metar koji na dijelu koji dotiče vodu u
piezometru ima jednostavnu napravu koja daje zvučni signal (zvižduk) u trenutku doticaja sa
vodom.
Slika 120: Mjerenje razine podzemne vode piezometrom
(izvor: http://www.vanwalt.com/water-level-dip-meters.html)
OBRADA PODATAKA HIDROMETRIJSKIH MJERENJA
Nakon izvršenih hidrometrijskih mjerenja dobivene podatke je potrebno prikazati u obliku koji
je najpovoljniji za čuvanje, publiciranje i uporabu.
Prvi koraci u obradi podataka se sastoje od kontrole podataka (mogućnost ljudske pogreške
prilikom očitavanja i unosa očitanih podataka – vodomjerna letva). Ako se uoče nelogični
podaci u kontinuiranom nizu podataka ili izostanak mjerenja vrši se aproksimacija podataka.
Neke podatke je potrebo sistematizirati, razvrstati u određene opisne razrede. Primjer kod
sistematiziranje vrijednosti mjerenja vodotoka:
VVV – vrlo visok vodostaj SNV – srednji niski vodostaj
VV – visok vodostaj NV – niski vodostaj
SVV – srednje visoki vodostaj NNV – najniži niski vodostaj
SV - srednji vodostaj
Dobiveni podaci mjerenja se obrađuju, unose u tablice, obrađuju u obliku koji je najpogodnij
za uporabu. Konačna svrha hidrometrijskih mjerenja je publiciranje podataka koje će poslužiti
raznim stručnjacima za planiranje, izgradnju i korištenje hidrotehničkih objekata.
30
5. OSNOVE HIDROPEDOLOGIJE
Iz širokog područja hidropedologije obradit ćemo određivanje infiltracije i filtracije što ima
veliku važnost za navodnjavanje i odvodnju.
5.1.ODREĐIVANJE INFILTRACIJE
Za mjerenje stupnja infiltracije najčešće se koristi tip infiltrometra s dva metalna prstena.
Opisat ćemo postupak mjerenja infiltracije s dva cilindrična prstena.
Na slici su prikazani dijelovi infiltrometa s dva cilindrična prstena.
Slika 21: Infiltrometar s dva prstena i njegovi dijelovi. 1.Infiltrometar s postavljenim mjernim
instrumentom, 2. nastavak koji štiti okvir prstenova, 3. gumeni čekić, 4. mjerni instrument s
plovkom, 5. štoperica, 6. kukice za izvlačenje prstenova nakon mjerenja.
(izvor: www.infiltration.measurement)
Prvi korak u mjerenju infiltracije je utiskivanje unutarnjeg prstena u tlo (slika 22 A). Za to
koristimo gumeni čekić i križasti metalni nastavak (slika 22 B) kako ne bismo oštetili rub
prstena. Na isti način postavlja se i vanjski prsten (slika 22 C i D). Uloga vanjskog prstena je
spriječiti bočnu infiltraciju. Mjerenje se vrši u unutarnjem prstenu.
31
Slika 22: Postavljanje prstena za infiltraciju
(izvor: www.infiltration.measurement)
Na unutarnji prsten postavlja se plovak s mjernim instrumentom (slika 23 C i D). Unutrašnjost
prstenova treba očistiti bez narušavanja prirodne strukture tla. Čišćenjem površine unutarnjeg
prstena (slika 23 B) treba omogućiti plovku slobodno kretanja i sprječavanja utjecaja na
mjerenje. Podizanjem i spuštanjem plovka provjeriti može li se plovak slobodno kretati.
Slika 23: Postavljanje mjernog instrumenta
(izvor: www.infiltration.measurement)
32
Uliti vodu u prvo u vanjski (slika 24 A), a potom u unutarnji prsten na način da ulijevanje ne
naruši površinsku strukturu tla (za tu namjenu može poslužiti obična spužvica na koju se toči
voda (slika 24 A).
Odmah počinjemo mjerenjem vremena uključivanjem štoperice (slika 24 B) kako bismo
pravilno mogli odrediti krivulju infiltracije. Vrijednosti se upisuju u tablicu (primjer tablice 2)
Slika 24: Ulijevanje vode u prsten i mjerenje infiltracije
(izvor: www.infiltration.measurement)
Tablica 2: Primjer tablice za unos podataka kod mjerenja infiltracije
33
Tablica 3: Primjer unesenih vrijednosti kod mjerenja infiltracije
Kako se voda infiltrira u tlo, mjerni plovak se pomiče prema dolje (slika 25 A). Unutrašnjost
prstena ne bi trebala biti bez vode. Kad se visina vode u unutarnjem cilindru spusti nekoliko
centimetara dodaje se nova razina vode te vrši mjerenje i upisuje se u novom stupcu u tablicama
(slika 25 B).
Slika 25: Postupak mjerenja infiltracije i završavanja postupka mjerenja
(izvor: www.infiltration.measurement)
34
Mjerenje prestaje u trenutku kada je brzina infiltracije dosegla stalnu vrijednost. Ovisno o vrsti
tla, može biti u roku 1 do 2 sata pa do jednog dana u ekstremnim slučajevima.
Nakon obavljenog mjerenja pomoću kukica za izvlačenje cilindara uklonimo prstenove iz
profila tla (slika 25 C i D)
5.2.ODREĐIVANJE FILTRACIJE
Nakon završene infiltracije voda se kreće kroz zasićeno tlo manjom ili većom bzinom koja se
karakterizira kao k-Darcy i izražava se u cm/s, cm/h ili m/dan. Voda se u uvjetima zasićenog
tla kreće kroz makro pore.
Mjerenje filtracije može se vršiti na nekoliko načina:
laboratorijski – metodom Darcy –Thiema
na terenu - metodom bušotine Auger Hole
- metodom dviju bušotina uz korištenje obilježivača
obračunskom metodom i korištenjem nomograma
Metoda Darcy-Theima, koristi stalni pritisak vode. Na terenu se uzimaju uzorci tla u metalnim
cilindrima u neporemećenom stanju.
Slika 26 : Metalni cilindri za uzimanje uzoraka tla u neporemećenom stanju
(izvor:www.pedology/cylinder kopecky)
Cilindri s uzorkom tla stavljaju se u aparat koji je konstruiran za osiguranje stalnog dotoka
vode i procjeđivanje vode kroz uzorak tla. Tako procijeđena voda sakuplja u posudu radi
mjerenja. Obračun se vrši prema formuli
Q · L
k =
h · F· t
35
gdje je:
k = koeficijent filtracije (cm/s),
Q = količina filtrirane vode (cm3),
L = visina uzorka cilindra s tlom (cm),
h = visina vodenog stupca s konstantnim tlakom (cm),
F = površina cilindra s uzorkom tla (cm2),
t = vrijeme mjerenja (s).
Slika 27 : Shema pribora za mjerenje vertikalne filtracije s konstantnim pritiskom prema Darcy-
Thiem
Metoda bušotine Auger Hole: kod ove metode vrše se mjerenja horizontalne filtracije (k) ispod
razine podzemne vode a zatim mjerenje hidrauličke vodljivosti u zasićenom tlu. Postupak se
sastoji u bušenju tla velikim sondama do ispod razine podzemne vode. Ova metoda je brza i
jednostavna i ne zahtijeva skupu opremu. Mjerenje se sastoji od slijedećih postupaka:
1) bušenje rupe,
2) uklanjanje vode iz rupe,
3) mjerenje porasta vode,
4) izračuna hidrauličke vodljivosti.
36
1) Bušenje rupe odgovarajućim sondama s produženom šipkom. Rupa se buši ispod razine
podzemne vode (slika 28 A). Prilikom vađenja tla iz sonde treba obratiti pažnju na
karakteristike tla i nastojati što manje poremetiti tlo (boja, zasićenost vodom, slika 25 B).
Treba pričekati da razina podzemne vode postane konstantna.
Slika 28: Bušenje rupe i vađenje tla
(izvor: http://hydropedologie.agrobiologie)
2) Uklanjanje vode iz rupe vrši se ručno ili crpkama. Registrira se završna razina podzemne
vode.
Slika 29: Sonda za izvlačenje vode i proces izvlačenja vode iz rupe
(izvor: http://hydropedologie.agrobiologie)
37
3) Mjerenje porasta vode vrši se u pravilnim vremenskim razmacima – preporuka je da se obavi
više od 10 očitavanja (Slika 30 )
Slika 30: Primjer karakteristika bušotina i tablice za mjerenje
(izvor: http://hydropedologie.agrobiologie)
4) Izračun hidrauličke vodljivosti iz dobivenih podataka mjerenja
Primjena nomograma: za praktične svrhe koeficijent filtracije može se odrediti i pomoću
nomograma. Primjeri nomograma prikazani su na slici 31.
Slika 31: Primjer nomograma za određivanje koeficijenta filtracije (k)
(izvor: Navodnjavanje, Tomić)
38
6. ODVODNJA
Obrađena je problematika podzemne odvodnje koja se odnosi na izračun raumaka drenažnih
cijevi kod homogenog i dvoslojnog tla.
6.1.ODREĐIVANJE RAZMAKA DRENAŽNIH CIJEVI
Razmak drenažnih cijevi postavljenih u tlu s ciljem da odvode previsoku podzemnu vodu
najviše utječe na funkcionalnost cijevne drenaža. Razmak drenažnih cijevi može se odrediti
eksperimentalno ili koristeći poznate i dokazane formule i nomograme.
Eksperimentalno određivanje razmaka drenažnih cijevi je neekspeditivno, skupo, zahtjeva
stručni angažman te za praktične svrhe nije prikladno. Znanstvene ustanove (fakulteti, instituti)
se bave postavljanjem eksperimenata i pokusa te dugotrajnim radom i analizom određuju
razmak drenažnih cijevi za određeni tip tla, klimatske prilike i vrstu kulture koja se uzgaja na
istraženom području.
Za praktične svrhe prihvatljive su razne formule i nomogrami za određivanje razmaka na koji
će se postavljati drenažne cijevi. Postoji veliki broj formula i svaka je pogodna za primjenu u
određenim uvjetima koje treba ih definirati prije aplikacije u formule. Većina formula i
nomograma bazira se na postavkama Hooghouta i Ernsta. Njihove postavke u formulama
temelje se kod stacionarnog tečenja vode ili stanja ravnoteže između intenziteta dolaska vode
(oborine) i intenziteta odvoda vode (protoke) u sustavu odvodnje. Iako se stacionarno tečenje
rijetko događa u prirodnim uvjetima formule, Hooghouta i Ernsta su uvelike jednostavnije od
rješavanja problematike kod postavke nestacionarnog tečenja.
Formule temeljene na stacionarnom tečenju vode uzimaju u obzir vertikalan, horizontalan i
radijalan tok vode prema drenažnoj cijevi, kod čega je vertikalni tok vrlo mali i zanemariv.
Kod izračuna se uzima u obzir horizontalni i radijalni tok.
Nepropusni sloj tla koji se može nalaziti na različitim dubinama, a u odnosu na postavljene
drenažne cijevi može izazvati različiti utjecaj horizontalnog i radijalnog toka:
- ako su drenažne cijevi postavljene na nepropusnom sloju tada je horizontalni tok vrlo
utjecajan dok je radijalni toliko mali da se može zanemariti,
- ako je nepropusni sloj na većoj dubini (većoj od ¼ razmaka drenažnih cijevi), radijalni tok
je dominantan a horizontalni je zanemariv,
- ako je dubina nepropusnog sloja manja od ¼ razmaka drenažnih cijevi, tada i horizontalni
i vertikalni tok ima utjecaj na dotok vode u cijev.
Kod određivanja razmaka drenažnih cijevi najvažnija je uslojenost tla i propusnost tla za vodu.
U daljnjem tekstu dat ćemo primjer izračuna za različite kombinacije homogenog i dvoslojnog
tla.
39
6.1.1.ODREĐIVANJE RAZMAKA DRENAŽNIH CIJEVI KOD HOMOGENOG TLA
Pod pojmom homogeno tlo se misli na tlo koje je homogeno do nepropusnog sloja. Drenažna
cijev je postavljena u homogeni sloj.
Slika 32: Drenažna cijev u homogenom tlu (izvor: Voda u agroekosustavima – grupa autora).
Hooghoutova formula za izračun razmaka drenažnih cijevi u homogenom tlu glasi:
gdje je:
L = razmak cijevi u m,
k = koeficijent propusnosti tla za vodu (m/dan) – kod homogenog tla isti je iznad i ispod
drenažne cijevi,
d = ekvivalentna dubina (m),
h = maksimalno dopuštena visina dizanja razine podzemne vode u tlu u sredini između
dvije drenažne cijevi (m),
q = specifični drenažni istek – modul odvodnje (m/dan) – količina vode koja se odovodi
drenažom,
___________________________________________________
D = udaljenost od dubine drenažnih cijevi do nepropusnog sloja (nalazi se u tablicama)
n = visina dizanja razine podzemne vode iznad same drenažne cijevi (vrijednost = 0)
40
Primjer izračuna razmaka drenažnih cijevi za homogeno tlo:
Treba izračunati razmak drenažnih cijevi u homogenom tlu koje ima propusnost za
vodu u cijelom profilu do dubine nepropusnog sloja 1,1 m/dan, gdje se nepropusni sloj
nalazi na 2,5 m, maksimalno dopuštena visina dizanja razine podzemne vode u tlu u
sredini između dvije drenažne cijevi može biti 0,5 m, s modulom odvodnje od 7
mm/dan. Korištene drenažne cijevi su polumjera r = 0,05m.
__________________________________________
Iz zadatka proizlazi:
k = 1,1 m/dan
h = 0,5 m
D = 2,5 m
q = 7 mm/dan
L = ?
Treba odrediti razmak drenažnih cijevi!
Postupak!
U formulu se uvrštavaju vrijednosti:
Vrijednost „d“ nije poznata, a određuje se indirektno na sljedeći način:
Iz tablice u prvoj koloni je vrijednost za D koji je u ovom zadatku D = 2,5. Odabrat ćemo
jednu vrijednost u redu uz vrijednost D = 2,5.
Postupak je aproksimativan i obično zahtjeva nekoliko pokušaja izračuna da bi se dobila
odgovarajuća vrijednost.
U prvom redu brojeva u tablici (vrijednosti 5,0 do 200) proizvoljno određujemo razmak
cijevi L i na sjecištu dviju vrijednosti: horizontalno vrijednost D = 2,5 i horizontalna
vrijednost u koloni ispod proizvoljno odabranog razmaka drenažnih cijevi (u primjeru
navodimo da smo odlučili uzeti vrijednost razmaka drenaže L = 35m, u ovom slučaju
vrijednost d = 1,85 koja se uvrštava u formulu.
Ako je proizvoljno odabrana vrijednost razmaka drenažnih cijevi, a time i vrijednost d
(ekvivalentna dubina) ispravna u zadnjem koraku izračuna, dobit ćemo da je vrijednost
lijeve strane jednadžbe jednaka (ili približno jednaka) desnoj strani jednadžbe. U slučaju
odabira neodgovarajuće proizvoljne vrijednosti razmaka drenažnih cijevi, a time i
odgovarajuće vrijednosti „d“ iz tablica dobit će se različite vrijednosti lijeve i desne strane
jednadžbe u zadnjem koraku izračuna, što znači da trebamo ponoviti izračun s novim
vrijednostima L odnosno „d“.
41
Odnosno 35 ~ 36m.
U primjeru izračuna navedena je odgovarajuća vrijednost razmaka drenažnih cijevi (35m)
a u rješenju imamo razmak od 36 m što je mjerodavno.
Za vježbu preporučamo studentima da koristeći navedene vrijednosti odaberu neku drugu
vrijednost za razmak drenažnih cijevi (različitu od 35m) i izvrše izračun u kojem će dobiti
rezultat u kojem će lijeva strana jednadžbe biti različita od desne strane jednadžbe.
Postupak se ponavlja onoliko puta koliko je potrebno i dok se ne dobije jednakost ili
približna jednakost lijeve i desne strane jednadžbe.
42
Tablica 4: Određivanje ekvivalentne dubine (d)
43
6.1.1.1.ODREĐIVANJE RAZMAKA DRENAŽNIH CIJEVI POMOĆU NOMOGRAMA
Primjer određivanja razmaka drenažnih cijevi nomogramom koji je izradio Boumans na
temelju Hooghoudtove formule za homogeno tlo. Koristit ćemo iste podatke:
k = 1,1 m/dan
h = 0,5 m
D = 2,5 m
q = 7 mm/dan
r = 0,05m
Na nomogramu trebamo odrediti vrijednost za
h : u = 0,5: u = 3,18
o vrijednost za “u” se određuje: π · r = 3,14 · 0,05 = 0,157m
D : h = 2,5 : 0,5 = 5,0
K : q = 1,1 : 0,007 = 157,1
Zatim se na nomogramu nađe točka koja ima koordinate (h : u = 3,18 i D: h = 5,0). Spojimo
je s točkom k : q = 157,1. Dobivena točka na skali L : h = 70 daje mogućnost određivanja
razmaka
L/h = 70,
Iz toga je
L = 70 · h
= 70 · 0,5 = 35m
44
Slika 29: Nomogram po Boumansu za homogeno tlo
(izvor: Prtošić: Drenaža 2015)
6.1.2.ODREĐIVANJE RAZMAKA DRENAŽNIH CIJEVI KOD DVOSLOJNOG TLA
Primjer dvoslojnog tla prikazan je na slici
e
Slika 30: Dvoslojno tlo s različitim položajem drenažnih cijevi
(izvor: Prtošić: Drenaža 2015)
45
Formula za izračunavanje razmaka drenažnih cijevi kod dvoslojnog tla:
gdje je:
L = razmak cijevi u m,
K2 = koeficijent propusnosti tla za vodu (m/dan) (donji sloj tla),
K1 = koeficijent propusnosti tla za vodu (m/dan) (gornji sloj tla),
d = ekvivalentna dubina (m),
h = maksimalno dopuštena visina dizanja razine podzemne vode u tlu u sredini između
dvije drenažne cijevi (m),
q = specifični drenažni istek – modul odvodnje (m/dan) - količina vode koja se odvodi
drenažom.
D = udaljenost od dubine drenažnih cijevi do nepropusnog sloja (nalazi se u tablicama),
n = visina dizanja razine podzemne vode iznad same drenažne cijevi (vrijednost = 0).
Treba izračunati razmak drenažnih cijevi kod dvoslojnog tla ako je koeficijent
propusnost tla za vodu gornjeg sloja tla 0,4 m/dan, a donjeg sloja tla 1,0 m/dan;
dubina nepropusnog sloja je na 3 m, maksimalno dopuštena visina dizanja razine
podzemne vode je 50 cm, modul odvodnje je 7 mm/dan.
Iz zadatka proizlazi:
K1 = 0,4 m/dan
K2 = 1,0 m/dan
h = 0,5 m
D = 3,0 m
q = 7 mm/dan
L = ?
Treba odrediti razmak drenažnih cijevi
Postupak!
U formulu se uvrštavaju vrijednosti:
46
U ovom slučaju ćemo za proizvoljnu vrijednost razmaka drenažnih cijevi za prvi pokušaj
izračuna uzeti vrijednost L = 30 m. Za D = 3,0 m i vrijednost L = 30, ekivialentna dubina “d”
iznosi 1,95 m (tablica 4).
Prema tome:
302 = 1114,3 + 57,1 = 11171,4
302 = 11171,4
30 = 34,2m odnosno
30 ≠ 34,2m
Dobili smo vrijednost na desnoj strani jednadžbe (30 m proizvoljno odabrana) koja
nakon uvrštavanja podataka (ekvivalentne dubine) u formulu ne odgovara lijevoj strani
jednadžbe.
Zadatak: izračunati u novom pokušaju razmak drenažnih cijevi uzimajući u izračun
drugu proizvoljnu vrijednost vrijednost za L i njoj pripadajuću ekvivalnetnu dubinu
dok ne dobijete vrijednost lijeve strane jedadžbe jednaku ili približno jednaku
desnoj strani jednadžbe (= ili ~)
47
7. NAVODNJAVANJE
Prilikom dimenzioniranja sustava za navodnjavanje potrebno je vršiti razne izračune vezane za
potrebne količine vode, veličine površina koje se navodnjavaju. Kako bismo se lakše snašli u
tim izračunima, navodimo pregled odnosa i načina izračuna određenih elemenata:
1mm / ha = 10 m3/ha = 0,1 mm
1 l/s = 3,6m3/satu = 86,4 m3/dan
1 l/s/ha = 0,36 mm/sat = 8,64 mm/dan
1 mm/sat = 24 mm/dan = 10 m3/ha/satu = 2,78 l/s/ha
0,1 l/s/ha = 86,4 mm/100 dana (aproksimativno trajanje navodnjavanja u vegetaciji)
Primjer izračuna: Norma navodnjavanja od 400 m3/ha izražena u mm je
4000 · 0,1 = 40 mm.
Ako navodnjavanje traje 8 sati, koliko je to l/s/ha?
40 mm : 8 = 5 mm/sat,
odnosno izraženo u l/s/ha je:
5 mm · 2,78 = 13,9 l/s/ha
Koji kapacitet će trebati imati crpni agregat za navodnjavanje ako želimo odjednom
navodnjavati površinu od 10,5 ha ako je za navodnjavanja potrebno osigurati 13,91
l/s/ha?
10,5 · 13,9 = 146 l/s/ha
7.1.RASPOREDI RASPRSKIVAČA KOD NAVODNJAVANJA UMJETNOM KIŠOM
Kod navodnjavanja sustavom umjetne kiše rasprskivače na terenu treba postaviti tako da se
postigne ujednačena raspodjela vode. Ako bismo rasprskivače postavili na udaljenost
dvostrukog dometa mlaza (2r) kružne površine bi se dodirivale, a između njih bi ostali
neokišeni dijelovi povešine koja se navodnjava.
48
Slika 31: Izgled okišene površine kod postave rasprskivača na dvostruku udaljenost njihova
dometa (2r)
Kako se izbjegle neokišene površine, rasprskivače treba međusobno približiti. U tom slučaju
će se rubni dijelovi okišene površine preklapati. Preklapanja neće dovesti do neujednačenog
navodnjavanja kako bi se očekivalo, već naprotiv, preklapanje će doprinijeti ujednačenom
kišenju. Naime, količina vode koja pada na površinu tla opada sa povećanjem udaljenosti od
rasprskivača.
Postavljanje rasprskivača u odnosu na kišna krila i u međusobnom odnosu može biti:
postava rasprskivača u kvadrat,
postava rasprskivača u trokut,
postava rasprskivača u sektor,
postava rasprskivača sa dvostrukim preklapanjem.
Postava rasprskivača u kvadrat:
49
Slika 32: Raspored rasprskivača u obliku kvadrata
Postavljanje rasprskivača u obliku kvadrata je najjednostavniji i u praksi se često koristi.
Površine preklapanja su relativno velike, što može dovesti do neujednačenog kišenja površine.
Korisno okišena površina je smanjena s istim brojem rasprskivača u odnosu na raspored u
istostraničan trokut. Potrebno je češće premještanje kišnog krila u novi radni položaj.
Razmak kišnih krila određuje se prema formuli:
Lkk = 1,42 · r,
gdje je:
Lkk = razmak kišnih krila (m)
r = domet rasprskivača (m)
Razmak rasprskivača određuje se prema formuli:
Lr = 1,42 · r,
gdje je:
Lr = razmak rasprskivača (m)
r = domet rasprskivača (m)
Korisno okišena površina jednog rasprskivača određuje se prema formuli:
P = 2 · r2
gdje je:
P = korisno okišena površina jednog rasprskivača (m2)
R = domet rasprskivača
Postava rasprskivača u oblik istostraničnog trokuta:
50
Slika 33: Raspored rasprskivača u obliku istostraničnog trokuta
Kod rasporeda rasprskivača u oblik istostraničnog trokuta okišena površina je znatno veća u
odnosu na raspored u kvadrat pa je i intenzitet kišenja manji. Vrijeme kišenja u jednom
položaju je duže u odnosu na postavljanje rasprskivače u kvadrat. Ujednačenost kišenja je
također bolja. Jedini nedostatak je u složenom postupku premještanja kišnih krila. Korisno
okišena površina jednog rasprskivača je znatno veća u odnosu na raspored u kvadrat.
Razmak kišnih krila određuje se prema formuli:
Lkk = 1,5 · r,
gdje je:
Lkk = razmak kišnih krila (m),
r = domet rasprskivača (m).
Razmak rasprskivača određuje se prema formuli:
Lr = 1,73 · r
gdje je:
Lr = razmak rasprskivača (m)
r = domet rasprskivača (m)
Korisno okišena površina jednog rasprskivača određuje se prema formuli:
51
P = 2,6 · r2,
gdje je:
P = korisno okišena površina jednog rasprskivača (m2),
r = domet rasprskivača.
Postava rasprskivača u sektoru:
Slika 34 : Raspored rasprskivača u sektoru
Rasporedom rasprskivača u sektoru ne navodnjavamo cijeli krug već samo njegov jedan dio –
najbolje kišenje se postiže kod sektora kruga od 2400. Okišena površina ima oblik dvostrukog
romba. Ujednačenost kišenja je vrlo dobra. Prednost ovakvog rasporeda rasprskivača je u tome
što se rasprskivači i kišna krila premješatju po suhom terenu, čime se ubrzava i olakšava rad
na premještanju. Vrijeme kišenje je kraće zbog bržeg vraćanja mlaza na istu površinu.
Razmak kišnih krila određuje se prema formuli:
Lkk = 1,73 · r,
gdje je:
Lkk = razmak kišnih krila (m),
r = domet rasprskivača (m).
Rasprskivači se postavljaju na udaljenost dometa:
52
Lr = r,
gdje je:
Lr = razmak rasprskivača (m)
r = domet rasprskivača (m)
Postava rasprskivača sa dvostrukim preklapanjem:
Slika 35: Raspored rasprskivača sa dvostrukim preklapanjem
Raspored rasprskivača sa dvostrukim preklapanjem primjenjuje se kod rasprskivača koji imaju
mali domet i mali intenzitet kišenja te je pogodan za manje površine.
Razmak kišnih krila određuje se prema formuli:
Lkk = 1,73 · r,
gdje je:
Lkk = razmak kišnih krila (m),
r = domet rasprskivača (m).
Rasprskivači se postavlaju na udaljenost dometa:
Lr = · r,
gdje je:
Lr = razmak rasprskivača (m),
r = domet rasprskivača (m).
53
Kapacitet uređaja za navodnjavanje je 77,76 m3/h. Kapacitet jednog rasprskivača je
1,95 m3/h, a domet rasprskivača je 15 m. Kolika će se površina moći odjednom
navodnjavati ovim uređajem za umjetnu kišu za raspored rasprskivača u obliku
kvadrata i istostraničnog trokuta? Izračunati razmak kišnih krila i rasprskivača za
oba rasporeda rasprskivača (kvadrat i istostraničan trokut)!
Zadano:
Q = 77,76 m3/sat – kapacitet uređaja,
q = 1,95 m3/sat - kapacitet jednog rasprskivača,
r = 15 m - domet rasprskivača
______________________________________
Traži se:
Veličina površine koja će se moći istovremeno navodnjavati
Razmaci kišnih krila i rasprskivača
1) Prvo bismo trebali izračunati koliko rasprskivača možemo priključiti na uređaj za
navodnjavanje
77,76 m3/sat : 1,95m3/sat = 39,9 ~ 40 rasprskivača
54
Literatura :
1) Bonacci O., (1984): Meteorološke i hidrološke podloge. Priručnik za hidrotehničke
melioracije I kolo knjiga II Sveučilište u Rijeci, Građevinski fakultet Rijeka pp. 39-128
2) Čavlek E. (1992): Osnove hidrologije. Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu, Zagreb.
3) Hajdin G. (1983): Osnove hidrotehnike. Univerzitet u Beogradu, Građevinski fakultet,
Naučna knjiga
4) Josipović M., Kovačević V., Rastija D., Tadić Lidija, Šoštarić Jasna, Plavšić H., Tadić Z.,
Dugalić K.-, Marković M., Dadić Tamara, Šreng Ž., LjikarŽ. (2013): Priručnik za
navodnjavanje. IRRI – projekt navodnjavanja Poljoprivredni institut Osijek
5) Marjanov, M. (1964): Premer i melioracije zemljišta, Univerzitet u Novom Sadu,
Građevinska knjiga, Beograd
6) Madjar s,. (1986): Odvodnja i navodnjavanje u poljoprivredi, NIRO „Zadrugar“ Sarajevo
1986.
7) Madjar S,. Šoštarić Jasna (2009): Navodnjavanje poljoprivrednih kultura, Sveučilište „J. J.
Strossmayer“ u Osijeku, Poljoprivredni fakultet Osijek, Osječko-baranjska županija
8) Madjar S., Tomić F., Romić D., (1994): Natapanje kišenjem, Priručnik za hidrotehničke
melioracije II kolo, knjiga III, Društvo za odvodnju i navodnjavanje Hrvatske - Zagreb, pp.
141-161
9) Marasović A., (1962): Osnove navodnjavanja kišenjem, Progres, Novi Sad
10) Marušić J., (1987): Potreba i značenje izvedbe sustava podzemnog odvodnjavanja.
Priručnik za hidrotehničke melioracije I kolo, Knjiga III, Društvo za odvodnju i navodnjavanje
Hrvatske – Zagreb, pp 149-217
11) Obelić V,. (1960): Osnovi projektiranja navodnjavanja kišenjem, Zavod za mehanizaciju
poljoprivrede u Zagrebu
12) Ondrašek G., Petošić D., Tomić F., Mustać I., Filipović I., Petek M., Lazarević B., Bubalo
Martina (2015): Voda u agroekosustavima. Sveučilište u Zagrebu, Agronomski fakultet
Zagreb.
13) Petošić D., (2015): Drenaža, Sveučilište u Zagrebu, Agronomski fakultet Zagreb
14) Pribičević B., Medak D., (2003): Geodezija u građevinarstvu, Sveučilište u Rijeci, V. B.
Z. d.o.o. Zagreb
15) Starović M., (1980): Navodnjavanje, Centar za obrazovanje kadrova poljoprivredne i
prehrambene struke i ZSVO „Dr. Siniša Stanković“ Futog
16) Stojšić M., (1965) Praktikum, Univerzitet u Novom Sadu, Poljoprivredni fakultet, Savez
studenata Poljoprivrednog fakulteta u Novom Sadu
17) Tomić, F., Romić D., Madjar S,. (1995): Oprema za natapanje kišenjem, Priručnik za
hidrotehničke melioracije II kolo, knjiga IV, Društvo za odvodnju i navodnjavanje Zagreb, pp.
231-247
55
18) Tomić F., (1984): Sistem detaljne odvodnje za reguliranje suvišnih voda u tlu. Priručnik za
hidrotehničke melioracije I kolo, knjiga IV, Društvo za odvodnju i navodnjavanje Hrvatske -
Zagreb pp. 169-222
19) Tomić F,. (1988): Navodnjavanje, Savez poljoprivrednih inženjera i tehničara Hrvatske,
Fakultet poljoprivrednih znanosti, Zagreb
20) Vujasinović B., (1984): Topografske i geodetske podloge. Priručnik za hidrotehničke
melioracije I kolo knjiga II Društvo za odvodnju i navodnjavanje Hrvatske - Zagreb, pp. 205-
240