REVIZIJA HIDROLOŠKIH IZHODIŠČ IN PONOVNA …mvd20.com/LETO2008/R38.pdf · j. mlaČnik, d. ciuha,...

J. MLAČNIK, D. CIUHA, prof. dr. F. STEINMAN, dr. L. GOSAR, M. BOMBAČ, M. BRENČIČ

- 292 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA UPRAVLJANJAZ VODAMI IN UREJANJE VODA

MIŠIČEV VODARSKI DAN 2008

Jure MLAČNIK* Dušan CIUHA** prof. dr. Franci STEINMAN*** Martin BOMBAČ* dr. Leon GOSAR*** Matija BRENČIČ**

REVIZIJA HIDROLOŠKIH IZHODIŠČ IN PONOVNA VZPOSTAVITEV PRAVIH HIDRAVLIČNIH OSNOV ZA

SPODNJO SAVO

1 UVOD

Leta 1990 je Sava dne 2.11.1990 dosegla najvišji vodostaj na odseku spodnje Save. Po prehodu vala so bile zabeležene sledi konice vala. Podatki so bili objavljeni v poročilu VGP-NM: »Gladine visoke vode Save na odseku Savinja-Sotla dne 2.11.1990«. Pretok konice vala Q=2.990 m3/s je bil v Radečah določen na osnovi zabeleženega vodostaja vodomerne postaje. Pretok je bil kot izhodiščni podatek uporabljen za usklajevanje hidroloških podatkov na ostalih vodomernih profilih ter v kasnejših analizah verjetnostnih visokih vod Save ter študijah hidravličnih razmer in ureditev v odseku spodnje Save. V okviru projektiranja HE Krško so bile v IBE poleg teh podatkov proučeni tudi nabori hidravličnih spremenljivk za Savo v Krškem, ki so vsebovali tudi podatke o zabeleženih gladinah še nekaterih drugih konic valov visokih vod, med njimi tudi visoke vode leta 1990. Primerjave pretočnih krivulj v izbranih profilih Save so pokazali primerljivost vseh razpoložljivih naborov parov podatkov Q(K), razen nabora za konico visoke vode leta 1990, za katero se je pri zabeleženih nivojih nakazoval precej višji pretok, npr. v Krškem naj bi pretok znašal blizu Q1000=4.040m3/s namesto deklariranega pretoka Q50=3.070 m3/s. Po tem je bila na KMTe Hidrotehničnega odseka Fakultete za gradbeništvo in geodezijo Univerze v Ljubljani v letu 2007 izdelana Recenzija elaboratov o pretočnosti visokih voda reke Save, izdelanih v povezavi z načrtovano HE Krško. Ta obsega pregled v letu 2006 izdelane dokumentacije (6 študij), z vidika ustreznosti uporabljenih vhodnih podatkov, uporabljenih metod in orodij, pregled s pretočnostjo povezanih hidravličnih modelov raziskav in študij povezanih z jezom NE Krško, za ugotovitev pretočnosti opravljeno verifikacijo nekaterih hidravličnih izračunov in meritev, na podlagi novih topografskih podatkov izvedenih dodatnih izračunov ter analiziranje in ovrednotenje strokovnih argumentov, ki so bili dotlej podani. Kot rezultat oz. sklepno ugotovitev predlaga modifikacijo osnovnih projektnih izhodišč (projektiranje objektov na Q200), predvsem pa izdelavo večjega števila matematičnih in fizičnih modelov, ki bi dali odgovor na večino nerazčiščenih vprašanj, ki se na tem odseku Save pojavljajo pri določitvi projektnih osnov za objekte, vezane na spodnjesavsko verigo HE, varnost NEK in vodnogospodarske ter infrastrukturne ureditve v tem okolju. Posledično je bila v letu 2008 podpisana pogodba za izvedbo naloge »Izvedba hibridnih hidravličnih modelov za območje spodnje vode HE Krško, območje HE Brežice in območje HE Mokrice«, katere prve ugotovitve so podane v nadaljevanju prispevka.

* *Jure MLAČNIK, univ. dipl. inž. gradb., *Martin BOMBAČ, univ. dipl. inž. gradb., Inštitut za hidravlične raziskave, Hajdrihova 28, 1000 Ljubljana, ** Dušan CIUHA, univ. dipl. inž. gradb., ** Matija BRENČIČ univ. dipl. inž. gradb., IBE d.d., Hajdrihova 4, 1000 Ljubljana, ***prof.dr. Franci STEINMAN, univ. dipl. inž. gradb., *** dr. Leon GOSAR, univ. dipl. inž. gradb., Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo UL, Katedra za mehaniko tekočin z laboratorijem, Jamova 2, 1000 Ljubljana


- 293 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJE VODA


2 OPREDELITEV PROJEKTNIH HIDRAVLIČNIH OSNOV ZA HE KRŠKO

(Dušan Ciuha in Matija Brenčič, IBE d.d.)

Opis obravnavanega odseka Save

Območje Save dolvodno od pregradnega objekta HE Krško, ki je predmet obravnave, se nahaja v območju starega mesta Krško. Pregradni objekt je lociran v profilu P97z+000, kjer se konča Savski kanjon. Dolvodno je na levem bregu do 6 m visoka in ca 80 m široka poplavna ravnica. Na desnem bregu je do 12 m visoka polica širine do 180 m, na kateri je zraslo staro mesto. Razširitev pretočnega profila sega dolvodno do cestnega mostu, kjer se ponovno zoži, nato pa ponovno razširi s poplavnima ravnicama, na desnem bregu in manj ter dolvodneje na levem bregu, ki ju dosežejo in preplavijo vode približno desetletnih in višjih visokih vod Save.

Hidrološke osnove

Za HE Krško so bili uporabljeni veljavni hidrološki podatki za visoke vode, ki so bili leta 2002 podani v “Hidrološki študiji Save na odseku HE Boštanj - HE Mokrice” (Inštitut za vode): Q10 2.460 m3/s Q50 3.050 m3/s = vQv = 3.050 m3/s (02. november 1990) Q100 3.290 m3/s Q1.000 4.040 m3/s Q10.000 4.790 m3/s

Hidravlično umerjanje in sklepi IBE za VV 1990

V času projektiranja HE Krško, od leta 2004 dalje, je na IBE potekalo določanje hidravličnih osnov za Savo v Krškem na osnovi tudi hidroloških izhodišč. Uporaba uradnih hidroloških podatkov za visoko vodo iz leta 1990 je takrat zahtevala iz hidravličnega vidika popolno ločitev modeliranja visokih vod Save od modeliranja srednje visokih in nizkih vod. Koeficienti hidravlične hrapavosti struge ng za visoke vode so bili namreč nerealno visoki glede na dejansko stanje struge in glede na koeficiente, ki so se uporabljali pri nižjih pretokih. Zaradi zahtevanega drugačnega načina obravnave hidravlike Save pri različnih pretokih je prihajalo do neskladij hidravlike in hidrologije ter je nastajala velika zmeda pri umerjanju hidravličnih modelov. Umerjanje modelov je bilo tako za celoten obseg pretokov praktično onemogočeno. Ta težava se je v strokovnih delih, ki so obravnavala hidravliko spodnje Save, izpostavljala že večkrat tudi prej, vse od leta 1990 naprej (študije za različne namene na FGG-KMTe, Vodnogospodarskem inštitutu, Hidroinštitutu, IBE-ju), vendar ni bila nikoli dokončno razčiščena in je ostala še vedno nerazrešena. Da bi se dognala pravilnost / ustreznost kriterijev in dosegla hidrološko-hidravlična soglasnost pri umerjanju matematičnih modelov, je bila preučena celotna zbirka strokovne dokumentacije, ki je bila izdelana za spodnjo Savo in za potrebe NE Krško za obdobja visokih vod; podatki o hidravličnih spremenljivkah pri obratovanju HE Vrhovo (po letu 1990), obratovanju jezu na Savi pri NE Krško (po letu 1980) in podatki vodomernih postaj ARSO. Poleg kabinetnega dela so bile izvršene tudi terenske meritve gladin Save pri pretokih do okrog 1.600 m3/s (Hidroinštitut in IBE 1.11.2004, kasneje še leta 2006). Z neposrednimi meritvami nivojev gladin srednje visokih vod so bili pridobljeni verodostojni podatki za umerjanje matematičnega modela korita struge v območju Krškega. Podatkom teh meritev so bili dodani še podatki o znanih nivojih gladin iz leta 1990 in 1980. Hidravlične preučitve vseh treh naborov podatkov meritev so pokazale primerljivost podatkov iz meritev leta 1980 in leta 2004, kasneje pa še z meritvami leta 2006, kar pa ni veljalo za podatke visoke vode leta 1990. Nakazovala se je ugotovitev, da je vrednost pretoka konice vala za leto 1990 bistveno premajhna, saj so podatki o nivojih gladin za leto 1990 vsi odstopali za 1,0–1,5m nad pretočnimi linijami, ki so bile konstruirane iz podatkov meritev 2004/2006, 1980 in podatkov nekaterih drugih visokih vod.




V prečnih profilih, v katerih so bile konstruirane pretočne krivulje, je bil ocenjen pretok, ki je nastopil novembra leta 1990 na ta način, da so bile zabeležene točke gladin iz vala leta 1990 primerjane z ekstrapoliranim delom pretočnih krivulj. Ocene pretoka, ustreznega višinam gladin leta 1990, posnetih po sledeh, so se v posameznih pretočnih krivuljah vzdolž celotnega obravnavanega področja gibale okrog pretoka 3.900 ± 200 m3/s, kar ustreza pretoku s povratno dobo blizu 1.000-letne visoke vode.

P97z-400, stac. 751+147

152.0

154.0

156.0

158.0

160.0

162.0

164.0

0 1000 2000 3000 4000 5000pretok

glad

ina

HECl. 1990l. 1980nov.04maj.04

Slika 1: Računska pretočna krivulja v karakterističnem profilu spodnje vode HE Krško (Češki

potok) s prikazom merjenih točk ter točko visoke vode leta 1990 Ob proučevanju strokovnih gradiv (hidrološke in vodnogospodarske študije, hidravlične modelne raziskave, projekti, ...), ki so obravnavali različne odseke Save in različne visokovodne dogodke (1964, 1975, 1979, 1980, 1990, 1997, 1998), je potekalo intenzivno zbiranje podatkov. Pridobljeni so bili nekateri ključni, do tedaj še nepoznani podatki o preteklih poplavah, kot so:

(1) originalna nivograma vala visoke vode z dne 2.11.1990 z vodomerne postaje na jezu NEK, (2) podatki o sledeh gladine visoke vode Save z dne 5.11.1998 na odseku Save med Savinjo in

Sotlo (I. Parkelj - VGP NM, podatki so bili prvič uradno objavljeni novembra 2006 v Poročilu ad-hoc delovne skupine ARSO),

(3) obsežno fotografsko gradivo do tedaj še neobjavljenih (avtorskih) fotografij poplav v Krškem (Foto Potočnik) in

(4) podatki, pridobljeni na terenu: iz ogledov prizorišč poplav, iz razgovorov z gasilci, s predstavniki civilne zaščite in z očividci ter poplavljenci preteklih velikih poplav.

Analiza zabeleženih gladin Save leta 1990 na lokacijah, kjer obstajajo konstruirane pretočne krivulje je pokazala znatna odstopanja Q-h točk iz leta 1990 od pretočnih krivulj sestavljenih iz podatkov v drugih obdobjih. Na sliki 2 sta prikazani obstoječi pretočni krivulji spodnje vode HE Vrhovo in cestnega mostu v Sevnici z dodano Q-h točko iz l. 1990. Pri podrobnejšem proučevanju vsega dostopnega strokovnega gradiva iz področja hidrologije in hidravlike spodnje Save in na podlagi izvršenih terenskih meritev gladin Save, hidravličnih modeliranj visokih vod Save od Radeč do NEK, je bilo ob koncu februarja 2006 na IBE z vso strokovno gotovostjo odločeno, da se v hidravličnih osnovah za spodnjo Savo ne upošteva izhodiščnih vrednosti konice pretoka najvišje visoke vode na spodnji Savi z dne 2.11.1990, ki je znašala za profil VP Radeče Q = 2.990 m3/s, za Savo v Krškem pa Q = 3.070 m3/s, kar je bilo objavljeno v Poročilu-




ekspertizi IBE: »Pretočnost Save pri visokih vodah v odseku ureditev HE Krško - opredelitev projektnih hidravličnih osnov za HE Krško« (D. Ciuha). Izločitev izhodiščnih hidroloških podatkov o pretokih je bil poglavitni sklep v elaboratu IBE, v katerem je bilo ugotovljeno, da izločeni podatki za leto 1990 pripadajo nestalnemu toku, s pretokom konice vala najverjetneje okrog Q1990 ~ 4000 m3/s. Navkljub strokovno ustreznim argumentom za izločitev napačnih podatkov (na osnovi umerjenih pretočnih krivulj in savski strugi ustreznih koeficientov hidravlične hrapavosti), takrat še ni bilo znano, kaj je botrovalo velikemu odstopanju pretoka konice vala. Razglabljanja o vzrokih so bila takrat zgolj neuspešna ugibanja.

SPODNJA VODA HE VRHOVOKsv(Q) PROJEKTNA LINIJA IN TOČKE

MERITEV HIDROINŠTITUTA LETA 1998,DODANA MERITEV 1990

179.0

180.0

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

186.0

187.0

188.0

189.0

0 1000 2000 3000 4000

PRETOK Q(m 3 /s)

NIV

O S

POD

NJE

VO

DE

Ksv

(m

n.m

.)

merjene točkeKsv(Q)meritev l. 1990

Polinomsko (Ksv(Q))Polinomsko (merjene točke)

K(Qsave) Sevniški most - ocena ekstrapoliranih gladin

170.0

171.0

172.0

173.0

174.0

175.0

176.0

177.0

178.0

179.0

180.0

0 1000 2000 3000 4000 5000

Q (m3/s)

kota

gla

dine

(m n

.m.)

meritev 1990meritve 2002meritve 2003sevniški most 1. ekstrapolacijasevniški most 2. ekstrapolacija

Slika 2: Pretočni krivulji spodnje vode HE Vrhovo in cestnega mostu v Sevnici Najverjetnejša vzroka sta se zdela porušitev krilnega zidu jezu HE Vrhovo med valom visoke vode, kar se je kasneje izkazalo za strel v prazno in druga, skoraj neverjetna, teorija o napaki limnigrafa VP Radeče, kar pa se je kasneje tudi dejansko izkazalo kot pravilna napoved. Namreč, pri preučevanju razmer za leto 1990 pri VP Radeče je IBE ugotovil, da je bila merska lata ob času vrha vala 1990 več ur potopljena in je ni bilo možno niti videti niti z nje odčitavati višino vodostaja, kar pa je bilo v nasprotju z zapisi v beležki opazovalke vodomera. Izkazalo se je, da je bila VP dejansko fizično več ur nedostopna zaradi potopljene ceste. Na osnovi teh ugotovitev je ARSO izvršil geodetsko rekonstrukcijo kote gladine za konico vala in ocenil za 0,43 m višji vodostaj od zabeleženega v VP. Ta navzgor popravljena višina vodostaja v Radečah je tako »postala« za več kot 1,4 m višja od drugega najvišjega vodostaja, to je konice vala dne 5.11.1998. Tako velika razlika v nivojih gladin pa se ne more odražati v skromni razliki pretokov obeh dogodkov v velikosti le 50 m3/s, za kolikor sta se razlikovali hidrološka podatka za vrednosti pretokov Q1998 = 2.940 in Q1990 = 2.990 m3/s. Poleg, v elaboratu IBE izpostavljene, sporne velikosti pretoka konice vala 1990, je bila med preučevanjem preteklih poplavnih dogodkov ugotovljena do tedaj v vseh hidroloških študijah spregledana velika zadrževalna (retencijska) sposobnost/učinkovitost obsežnih poplavnih območij od Krškega do državne meje, to je Krško-Brežiškega in Čateškega polja. Ob tem je bilo, tudi iz hidrološkega vidika ugotovljeno zelo pomembno dejstvo, da se pri poplavnih vodah, ki se razlivajo po poplavnih ravnicah dolvodno od Krškega, velikost pretoka konic visokovodnih valov Save vzdolž toka




vedno bolj zmanjšuje, da je torej v profilu VP Čatež in dolvodno, vedno manjša od konic pretoka VV Save v Krškem. Pri poplavljanju in postopnem zniževanju velikosti pretoka pa se upočasnjuje tudi hitrost potovanja konice vala, povečuje pa se čas potovanja vala, ki se vzdolž omenjenega odseka podaljša z 2 ur na okrog 7 ur, kar se je npr. zgodilo pri visokih vodah v letih 1980, 1990 in 1998. Tudi ti dve pomembni prelomni ugotovitvi sta bili ključni, da je bilo mogoče zavreči nekatere dotedanje zgolj navidezne logičnosti, na katerih je in še sloni način usklajevanja pretočnih količin poplavnih valov ekstremno visokih vod v obravnavanem odseku spodnje Save. Po objavi ekspertize IBE o pretočnosti Save pri visokih vodah v februarju 2006, v kateri je bil objavljen sklep o izločitvi podatkov visoke vode leta 1990 za toliko časa, dokler se nedvoumno ne določi ustreznega pretoka, je bil pričakovan konstruktiven strokovni odziv, na podlagi katerega bi bilo z združenimi močmi mogoče čim hitreje ugotoviti vzrok odstopanja in vrednost pretoka, ter nato v čim krajšem času novelirati hidrološke verjetnostne analize za visoke vode. To pa se ni zgodilo. Odzivi na dognanja in sklepe iz elaborata IBE so bili izrazito nasprotni ugotovitvam iz ekspertize, kar je močno zavleklo usklajevanje hidrologije in hidravlike spodnje Save in do danes onemogočilo izdelavo kakršnekoli strokovno utemeljene novelacije hidroloških napovedi visokih vod, in ta procedura žal še vedno traja.

Epilog

Ker je bilo usklajevanje hidravlike s hidrologijo Save dalj časa popolnoma blokirano, je bilo na osnovi pobude IBE in s sprejetjem te pobude tekom postopka animiranja naročnikov s strani Ministrstva za gospodarstvo in ob podpori Ministrstva za okolje, KMTe na HO gradbene fakultete ter Hidroinštituta sklenjeno, da se pretok visoke vode za leto 1990 za Krško določi na fizičnem hidravličnem modelu. Tako so bile v letih 2006 in 2007 izvedene številne aktivnosti za dosego razumevanja problematike na strani možnih zainteresiranih naročnikov, ki so pripeljale do uresničitve te naloge.

3 RECENZIJA ELABORATOV O PRETOČNOSTI PRI VISOKIH VODAH SAVE V POVEZAVI S HE KRŠKO

(Dr. Franci Steinman in dr. Leon Gosar, FGG KMTe) V letu 2007 izdelana Recenzija elaboratov o pretočnosti visokih voda reke Save, izdelanih v povezavi z načrtovano HE Krško obsega pregled v letu 2006 izdelane dokumentacije (6 študij), z vidika ustreznosti uporabljenih vhodnih podatkov, uporabljenih metod in orodij, pregled s pretočnostjo povezanih hidravličnih modelov raziskav in študij povezanih z jezom NE Krško, za ugotovitev pretočnosti opravljeno verifikacijo nekaterih hidravličnih izračunov in meritev, na podlagi novih topografskih podatkov izvedenih dodatnih izračunov ter analiziranje in ovrednotenje strokovnih argumentov, ki so bili dotlej podani. Za serijo pretokov so bili za odsek med stadionom v Krškem in bodočo HE Krško izračunani poteki gladin, da bi na podlagi natančnejše topografije ugotovili, kje in pri katerih pretokih Sava prestopa obstoječe bregove in prične poplavljati, ter kateri objekti (predeli) mesta so v območju poplavne nevarnosti. Pri tem velja ločiti neaktivna področja majhnih volumnov, ki jih voda le poplavi, za retenzijo pa nimajo velikega pomena, od ostalih območij, kjer se formirajo tokovi različnih smeri in jakosti, pa bi njihova ukinitev pomenila bistveno spremembo odtočnega režima. Rezultati recenzije prinašajo ugotovitev, da je najvišji pretok v času visokovodnega dogodka 1990 na obravnavanem območju tj. med prerezom HE Krško in jezom NE Krško (NEK) znašal od 3.560 do 3.830 m3/s (tj, ±4%), kar pomeni, da je presegal za ta odsek relevantni pretok Q100, izvrednoten iz statističnih obdelav vodomernih postaj. Pretok iz leta 1990 predstavlja izjemni dogodek, zato je treba njegov vpliv obravnavati posebej, ter ga šele po posebni obravnavi ustrezno uporabiti pri posodobitvah pretočnih krivulj, dobljenih s statističnimi metodami na vodomernih postajah. Predlagamo, da se čim prej opravi tudi hidravlična presoja razmer na ključnih vodomernih postajah, še posebej na tistih, kjer visoke vode tečejo po obvodnem prostoru mimo vodomerne naprave. Zapisi o visokovodnih dogodkih leta 1998 kažejo možnost pojava obratovalnih valov superponiranih na naravni hidrogram. Zato bo treba v nadaljnjih analizah najprej odvzeti antropogeni vpliv, ki bi lahko




nastal na gorvodnih objektih (posebej še, ker obratujejo v verigi). To zahteva podrobnejšo analizo nestalnega toka. Iz opravljenih izračunov za leto 1990 pa je razviden način, kako je mogoče tudi za dogodek iz leta 1998 določiti najverjetnejšo vrednost pretoka. Pri določanju projektnega pretoka za HE Krško so bile uporabljene določbe Zakona o vodah, da obstoječe Vodnogospodarske osnove (VGO) veljajo v prehodnem obdobju. V VGO je zapisano (Poglavje 7, točka 7.62), da je treba za večja strnjena naselja, pomembno infrastrukturo (železnico) idr. pomembnejše objekte (industrija) zagotoviti 200-letno varnost. Iz podatkov o 100, 1000 in 10.000 letnih pretokih za prerez jezu NEK (Hidravlična modelna raziskava, 1978) je lahko izračunana vrednost Q200 = 3.350 m3/s, kot tedaj relevantni projektni pretok za obravnavani odsek. Od izgradnje HE Vrhovo poteka gradnja HE dolvodno, pa je že mogoče opaziti prva znamenja obratovalnih valov v mestu Krško (oz. drugod). Z izgradnjo HE Krško se bo vzpostavila funkcionalna povezava tudi z jezom NEK. To pa zahteva, da se pripravi shema odtočnega režima za glavne vodotoke na porečju Save, kjer bo prikazan predpisan režim obratovanja v verigi HE, pa tudi na njem temelječi obratovalni monitoring. Poudariti velja, da so za najzahtevnejši objekt – jez NEK bile določene pretočne količine, na katerih temelji varnost obratovanja NEK. Ko bodo določene nove pretočne količine, merodajne za hidroelektrarne, bo treba, v primeru, da bodo bistveno večje od tistih v VGO, pričeti s postopki za rekonstrukcijo jezu NEK, da bo prilagojen (varen) glede na nova dejstva – nove pretočne količine. Glede na rezultate izračunov je predlagano, da se tudi za odsek Save skozi Krško uporabi projektni pretok Q200 = 3.350 m3/s. Na izračunano stanje gladin se nato upošteva še potrebno varnostno nadvišanje protipoplavnih ureditev.

Slika 3: Kronološki pregled hidroloških vhodnih podatkov.

4 FIZIČNI HIDRAVLIČNI MODEL ODSEKA SAVE SKOZI KRŠKO

(Jure Mlačnik in Martin Bombač, Hidroinštitut)




Hidravlični model

Osnovna naloga hidravličnega modela obstoječega stanja struge Save na odseku med lokacijo HE Krško in traso načrtovanega dolvodnega mostu krške obvoznice čez Savo je določitev pretoka ob vrhu visokovodnega vala 2.11.1990. Zato je bil hidravlični model zgrajen v modelnem merilu 1:45 na zunanji ploščadi Vodogradbenega laboratorija Inštituta za hidravlične raziskave. Model obsega strugo Save s pripadajočimi poplavnimi območji na odseku med KM 747.520 in KM 752.340 oz. profiloma P107 – približno 500m dolvodno od izliva Potočnice v Savo in P96 – približno 700m gorvodno od lokacije pregrade HE Krško. Zaradi toka s prosto gladino in prevladujoče gravitacijske sile, je bil uporabljen princip Froude-ove modelne podobnosti. Za izgradnjo modela so kot osnova služili geodetski podatki iz naslednjih izmer, oz. projektov:

o Prečni profili Save, Geodetski zavod Slovenije, oktober 2004, o HMR HE Krško na prostorskem modelu - poročilo (Hidroinštitut, 2005) o Geodezija LIDAR – Flycom d.o.o., 2007

Za raziskave pretoka med visokovodnim valom 2.11.1990 so bili uporabljeni podatki o maksimalni doseženi gladini Save na različnih lokacijah vzdolž obravnavanega odseka Save, izmerjeni na terenu od strani laičnih in strokovnih opazovalcev, pri čemer je bila predhodno opravljena zaslišanja prič in preverjena verodostojnost opažanj. Na podlagi pregleda razpoložljivih podatkov sta bili kot verodostojni upoštevani samo dve točki, v katerih je bila med visokovodnim valom l. 1990 označena gladina ob konici vala in sicer

o oznaka na objektu Cesta krških žrtev 59 (Savaprojekt Krško) in o oznaka pri vodomerni lati na stavbi starega črpališča VIPAP.

Vsi ostali podatki so bili, zaradi nezanesljivosti ali netočnosti, izvrženi.

SAVA

Slika 4: Obseg hidravličnega modela Save skozi Krško

Umerjanje hidravličnega modela

Za umerjanje hidravličnega modela so bili uporabljeni podatki iz terenskih meritev gladin Save med visokovodnimi valovi v letih 2007 in 2008, ki jih je v tem obdobju izvajal Hidroinštitut za različne naročnike na območju od HE Vrhovo do mejnega profila Save s Hrvaško. Na modeliranem odseku so bile v tem obdobju izvedene zvezne meritve v dveh lokacijah, ob izlivu Češkega potoka v Savo KM 751.147 in pri črpališču VIPAP KM 749.167. V času visokovodnega vala 19. 9.2007 pa so bile izvedene tudi občasne meritve gladin:

o na lokaciji izliva Potočnice KM 748.062, o pri črpališču VIPAP KM 749.167, o pod mostom čez Savo v Krškem KM 749.425, o pri vodomerni lati KM 750.529 in o ob izlivu Češkega potoka v Savo KM 751.147.

Vse navedene meritve so bile preverjene in časovno usklajene. Kot referenčni objekt za določitev pretoka Save v času izmerjenih gladin je služil jez Jedrske elektrarne Krško, za katerega je bila pretočna krivulja določena na hidravličnem modelu (HMR




pretočnega polja jezu NE Krško 1:17, Inštitut za hidravlične raziskave, november 1977) in kasneje še večkrat študijsko verificirana ob spremembah obratovalnih oz. hidroloških razmer. Poglavitni hidravlični parameter, ki je bil prilagajan med umerjanjem, je hidravlična hrapavost modela. Ta je bila obravnavana in ustrezno spreminjana odsekoma in lokalno – odsekoma na podlagi gladinskih stanj, lokalno na podlagi morfološke situacije vodotoka. Informativno je primerjava stanja posameznih odsekov v naravi in na modelu je prikazana za odsek dolvodno od glavnega mostu čez Savo na sliki 5, rezultat umerjanja modela pa je model, pri katerem linija vzdolžnega poteka gladin poteka skozi umeritvene točke iz narave, kot je to prikazano za model Save skozi Krško na sliki 6.

Slika 5: Hrapavost dna struge – v naravi in na modelu (foto Mlačnik, Bombač)

Umerjanje - Vzdolžni potek gladin na modelu pri Q=1000m3/s in Q= 2466 m3/s

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

747500748000748500749000749500750000750500751000751500752000

stacionaža [m]

H [ m

n.m

. ]

meritve Q=2466m3/smeritve Q=1000m3/sQ =2466 m3/sQ =1000 m3/s

Slika 6: Vzdolžni potek gladin na modelu po končanem umerjanju




Rezultati raziskav

Rekonstrukcija gladinskega stanja Save ob vrhu visokovodnega vala 2.11.1990 Kot referenčna podatka o maksimalni doseženi gladini Save med visokovodnim valom 2.11.1990 sta bila po izločitvi vseh nezanesljivih podatkov uporabljena podatka o meritvah na terenu:

o oznaka na objektu Cesta krških žrtev 59 (Savaprojekt Krško) in o oznaka pri vodomerni lati na stavbi starega črpališča VIPAP.

Slika 7: Referenčni točki Savaprojekt in VIPAP (foto Ciuha, Mlačnik)

Objekt na naslovu Cesta krških žrtev 59 (lokacija objekta je vidna na sliki 8) je bil med visoko vodo 2.11.1990 poplavljen do sledi, ki je označena na fotografiji 7 in je na koti 160,26mn.m. Na umerjenem hidravličnem modelu je bila večkrat rekonstruirana najvišja gladina iz VV vala 2.11.1990 tako, da je vsakokrat dosegala obe izmerjeni koti – na črpališču VIPAP (oznaka na fotografiji 7) in na stavbi Cesta krških žrtev 59 (Savaprojekt).

Slika 8: Visokovodni val l. 1990 - Savaprojekt Krško –naravno stanje in reprodukcija na modelu

(foto Potočnik, Bombač)

Foto Ciuha Foto




Na sliki 8 je prikazan izgled modela na lokaciji Savaprojekta med rekonstruiranim vrhom visokovodnega vala iz leta 1990. Vzdolžni potek gladine na modelu je prikazan na diagramu na sliki 9 (rožnata, svetlejša linija). Na isti sliki je prikazana tudi glavna umeritvena linija, to je vzdolžni potek maksimalne gladine visokovodnega vala Save 19.9.2007 (temno modra linija).

Vzdolžni potek gladin na modelu - 19.9.2007 in 2.11.1990

155

156

157

158

159

160

161

162

163

747500748000748500749000749500750000750500751000751500752000

stacionaža [m]

H [

m n

.m. ]

Q =4000 m3/s Q =2466 m3/s LEVI ROB DESNI ROBCESTA LEVI BREG CESTA DESNI BREG Savaprojekt 1990

Slika 9: Vzdolžni potek maksimalne gladine Save skozi Krško med visokovodnim valom leta 1990 –

reprodukcija naravnega stanja na modelu

Vzdolžni potek gladin na modelu - gladina ob brežinah za maksimalni pretok med VV leta 1990

159

160

161

162

749500749700749900750100750300750500750700750900751100751300751500

stacionaža [m]

H [ m

n.m

. ]

leto 1990 LEVI BREG leto 1990 DESNI BREG DESNI ROB STRUGECESTA DESNI BREG Savaprojekt 1990

Slika 10: Vzdolžni potek maksimalne gladine med VV leta 1990 – reprodukcija naravnega stanja na

modelu – potek gladin ob brežinah




Za pravilno primerjavo v naravi izmerjenega stanja in gladin, izmerjenih na hidravličnem modelu, pa je pomembna primerjava gladine, izmerjene na isti lokaciji, kar pomeni prilagoditev načina meritev gladin na modelu tako, da so v vseh profilih merjene ob brežini. Pomen takšne meritve je jasen, če primerjamo gladine, izmerjene ob desnem in levem bregu (slika 10). Nivo gladine ob levem bregu in gladine ob desnem bregu se pri pretoku leta 1990 v referenčnem profilu Save v KM 750.028 (Savaprojekt) razlikuje kar za 0,61m. Kota gladine ob desnem bregu je enaka izmerjeni koti gladine v naravi leta 1990, kar je tudi pogoj za pravilno reprodukcijo naravnega stanja leta 1990 na modelu. Določitev pretoka ob vrhu visokovodnega vala 2.11.1990 Stanje dna struge na hidravličnem modelu ustreza stanju v naravi v času geodetske izmere prečnih profilov Save v Krškem v letu 2006. Med raziskavo je bila izvedena tudi analiza izmerjenih prečnih profilov Save od geodetske izmere v letu 1989, do zadnje izmere v letu 2006 (1989, 1992, 1995, 1998, 2001, 2006). Za rezultat naloge je bistvena ugotovitev, da so vse spremembe kote dna struge v tem času v obsegu znotraj 0,5m in še to na omejenem delu posameznih profilov. Pri tem tudi ne gre za stalno poglabljanje ali dviganje dna, temveč za relativno kratkotrajne spremembe dela struge na lokacijah občasnega izkopavanja proda, ki jih navadno že prva naslednja nekoliko višja voda zopet izniči. Gladinsko stanje vrha visokovodnega vala 2.11.1990 je bilo na hidravličnem modelu vedno modelirano v stacionarnih pogojih. To zagotavlja ustrezno natančnost meritev tako gladin, kot tudi pretoka. Za točno določitev iskanega pretoka so bile uporabljene samo vrednosti, izmerjene v popolnoma regularnih hidravličnih razmerah, v največji možni meri podobnih razmeram v naravi 2.11.1990. Zato so bile za samo določitev pretoka izločene meritve iz vseh poskusov, v katerih je bil kateri koli od vplivnih parametrov izven ozkih sprejemljivih okvirov, kar pomeni, da so bili izločeni tudi vsi primeri iz faze umerjanja in iz faze prilagajanja hrapavosti dna, brežin in inundacijskih površin modela. Tako je ostala serija petih meritev z naslednjimi karakteristikami: Qmin = 3.999,0 m3/s Qmax = 4.000,2 m3/s Qpovp = 3.999,6 m3/s s = 0,52 m3/s = 0,013% Ker je za fizični hidravlični model, zgrajen na zunanjem preizkuševališču v modelnem merilu 1:45 pri dani tehnologiji merjenja pretokov in gladin rezultatska negotovost velikostnega reda ±1%, rezultatov s tako majhnim raztrosom ni smiselno nadalje razčlenjevati. Zato lahko privzamemo kot končni rezultat pretoka za vrh visokovodnega vala 2.11.1990:

Qmax (1990) = 4000 m3/s.

5 ZAKLJUČEK

Po katastrofalno visoki vodi Save 2.11.1990 je bilo zbranih veliko podatkov o doseženi najvišji koti gladine Save praktično vzdolž celotnega njenega toka. Ob kasnejših analizah, ko je bilo potrebno tem gladinam pripisati ustrezen pretok, je bilo to izvedeno z dokaj skopim razumevanjem hidravličnih fenomenov, vpletenih v ta pojav. Šele ob vstopu projektantov spodnjesavske verige hidroelektrarn in nove vodne infrastrukture v prostor spodnje Save in ob celovitem načrtovanju vodnega prostora se je pokazalo, kako napačno so bili podatki, zbrani po letu 1990 interpretirani v strokovnih krogih. Nadaljnje vztrajanje na tedaj veljavnih projektnih predpostavkah bi povzročilo nove škodljive posege v prostor, predvsem iz naslova predimenzioniranih in tudi veliko predragih tehničnih ukrepov. Zahvaljujoč trdnemu zavedanju projektantov in ustreznemu razumevanju recenzentov je bilo mogoče postopke razčiščevanja te problematike pripeljati tako daleč, da je prišlo tudi do realizacije fizičnega modela odseka Save skozi Krško na območju, kjer je bila možna primerjava modelnih rezultatov z zanesljivimi in nedvoumnimi podatki o gladinah Save, doseženih med visoko vodo 2.11.1990. Tako lahko z gotovostjo trdimo, da je znašal pretok Save na območju Krškega 2.11.1990 med vrhom visokovodnega vala Qmax (1990) = 4.000m3/s.




6 VIRI

• Colarič, O.; Verbovšek, V.; Legiša, V.; Pičinin, A.; Pavlin, S.; Brus, J. 08/1975, Hidrološka študija visokih vod Save za prerez NE Krško, Vodogradbeni laboratorij - I. del [int. št. 566].

• Legiša, D. 08/1976, Hidravlična modelna preiskava jezu in ostalih pripadajočih objektov na Savi v zvezi z odvajanjem hladilne vode za NE Krško (modelno merilo 1:35), Vodogradbeni laboratorij [int. št. 577].

• Colarič, O.; Verbovšek, V.; Djurović, V.; 10/1976, Hidrološka študija visokih vod Save za prerez NE Krško – II. del, Vodogradbeni laboratorij [int. št. 579].

• Colarič, O., Djurović, V. 08/1977, Hidravlična modelna raziskava reke Save pri Krškem pred in po izgradnji jezu NE Krško - varianta z bagranjem (modelno merilo 1:50), Vodogradbeni laboratorij [int. št. 588].

• Colarič, O., Djurović, V. 11/1977, HIDRAVLIČNE MODELNE RAZISKAVE pretočnega polja jezu NE Krško na modelu v merilu 1:17, Vodogradbeni laboratorij [int. št. 593].

• Colarič, O., Djurović, V. 12/1977, HIDRAVLIČNE MODELNE RAZISKAVE reke Save pri Krškem pred in po izgradnji jezu NE Krško - varianta brez bagranja (merilo 1:50), Vodogradbeni laboratorij [int. št. 597].

• Colarič, O., Burja, D. 04/1978, Hidravlična analiza gladin Save za stopnje od Renk do Krškega, Inženirski biro Elektroprojekt.

• Colarič, O. 04/1978, Hidravlične modelne raziskava razbremenilnega obtočnega kanala ob jezu NE Krško (modelno merilo 1:50), Vodogradbeni laboratorij [int. št. 602].

• Colarič, O. 06/1978, Hidravlična raziskava visokovodnih nasipov ob Savi pri Ne Krško (model v merilu 1:50), Vodogradbeni laboratorij [int. št. 605].

• Colarič, O. 11/1978, Hidravlična raziskava dokončne lokacije visokovodnih nasipov ob Savi pri Ne Krško (modelno merilo 1:50), Vodogradbeni laboratorij [int št. 609].

• Colarič, O. 11/1979, Tabela izračunanih gladin reke Save v Krškem za Q100 = 3167 m3/s (km 747+600 do 750+000) za projekt rekonstrukcije ceste I/10c v Krškem, Vodogradbeni laboratorij [int. št. 623].

• Colarič, O. 5/1980, Poročilo VGI o stopnji varnosti visokovodnega nasipa za zaščito ploščadi NE Krško, VGI-Vodogradbeni laboratorij [int. št. 630].

• Colarič, O. 5/1980, PRAVILNIK za ročno upravljanje segmentnih zapornic na jezu NE Krško, Vodogradbeni laboratorij pri VGI.

• Colarič, O. 11/1980, Poročilo o hidroloških in hidravličnih razmerah na jezu NE Krško ob času visokovodnega vala Save 8.-9.10.1980, Vodogradbeni laboratorij [int. št. 637].

• Colarič, O. 08/1981, Hidravlična analiza ene blokirane segmentne zapornice na jezu NE Krško (1:17), Vodogradbeni laboratorij [int. št. 650].

• Colarič, O. 10/1982, Analiza o rezultatih usklajevanja pretokov reke Save v VP Radeče in na jezu NE Krško, Vodogradbeni laboratorij [int. št. 663].

• 1983, Hidrološka študija Save, VGI. • Rajar, R. 7/1984, Matematični model Save – odsek D (Zidani most – meja SRH), sedanje stanje,

FAGG-KMTe. • Rogelj, D., Lalič, B. 4/1985, HE na Savi, I del PGD, Knjiga II, Hidravlični izračuni, IBE. • Ciuha, D., 08/1990, Določitev pretočne sposobnosti za 5 prelivnih polj jezu NE Krško za različne

lege segmenta in gladine med 150,0 in 150,4 m, Vodogradbeni laboratorij pri VGI, [int. št. 733]. • Ciuha, D., 11/1990, Določitev pretočne sposobnosti za 6 prelivnih polj jezu NE Krško za različne

lege segmenta in gladine med 150,0 in 150,4 m, Vodogradbeni laboratorij pri VGI. [int. št. 735]. • Parkelj, I.; Kepa, R. 11/1990, Gladine VV Save na odseku Sotla–Savinja z dne 2.11.1990 - pregled

merskih mest in kot visokih vod ter višinska navezava, VGP Novo mesto. • Ciuha, D. 11/1999, Hidravlične modelne raziskave območja jezu HE Vrhovo, raziskave podslapij,

Hidroinštitut. • Projektna naloga za izvedbo hibridnih hidravličnih modelov za območje spodnje vode HE Krško,

območje HE Brežice in območje HE Mokrice 2008. • Steinman, F., Rajar, R., Četina, M., Rak, G.,. Krzyk, M., Zakrajšek, M., Prešeren, T., Gosar, L.,

Recenzija elaboratov o pretočnosti pri visokih vodah Save v povezavi s HE Krško, FGG KMTe • Geodezija LIDAR – Flycom d.o.o., 2007 • Prečni profili Save, Geodetski zavod Slovenije, oktober 2004, • Mlačnik, J., HMR HE Krško na prostorskem modelu - poročilo (Hidroinštitut, 2005) Idejni projekt HE Krško (IBE, 2005).

REVIZIJA HIDROLOŠKIH IZHODIŠČ IN PONOVNA …mvd20.com/LETO2008/R38.pdf · j. mlaČnik, d. ciuha,...

Documents

Transcript of REVIZIJA HIDROLOŠKIH IZHODIŠČ IN PONOVNA …mvd20.com/LETO2008/R38.pdf · j. mlaČnik, d. ciuha,...