L ŠTRAVS mag . A. VIDMAR, prof. dr. M. BRILL Y

v * Luka STRAVS

mag. Andrej VIDMAR**

prof. dr. Mitja BRILL Y**

- 142 - UREJENOST IN VZDRžEVANOST VODNEGA REžiMA POGOJ ZA VARNOST NARA VNEGl\ IN BNALNEGl\ OKOLJA

EMPIRIČNA DOLOČITEV ČASA PROPAGACIJE VALOV V NARAVNI STRUGI REKE SAVE

POVZETEK

Zaradi obratovanja HE Medvode se lahko na celotnem odseku reke Save med vodomernima postajama Medno in Hrastnik (na razdalji 66.5 km) poleg propagacije poplavnih valov v naravni strugi opazuje tudi propagacija obratovalnih valov. Z uporabo moderne merske opreme smo želeli določiti čas potovanja poplavnih in obratovalnih valov po naravni strugi Save med vodomernima postajama Medno in Hrastnik ter določiti razliko v hitrosti med propagacijo obratovalnih valov pri naraščanju in propagacijo obratovalnih valov pri upadanju pretoka. Katedra za splošno hidrotehniko je zato v obdobju od junija do decembra 2002 izvajala kontinuirane hidrološke meritve z ultra zvočnim Dopplerjevim inštrumentom na vodomernih postajah Medno in Hrastnik. Iz rezultatov meritev smo izbrali 7 večjih zabeleženih poplavnih valov (3 v juliju, 3 v oktobru in 1 v novembru), ki so se dogodili v obdobju meritev. Na vsakem posameznem poplavnem valu smo ločeno določili posamezne obratovalne valove na naraščajočem in padajočem delu poplavnega vala ter z metodo križne korelacije časovnih vrst zabeleženih pretokov na obeh postajah določili čas potovanja obratovalnih in poplavnih valov. Primerjava med časom propagacije obratovalnih valov pri naraščanju in padanju pretoka na poplavnem valu pokaže, da so razlike v času propagacije pri pretoku nižjem od cca 200-230 m% na VP Hrastnik zanemarljivo majhne, pri višjih vrednosti pretoka pa jih je vsekakor potrebno upoštevati. Večje povprečne hitrosti propagacije obratovalnih valov v naravni strugi Save med vodomernima postajama Medno in Hrastnik nastopijo na padajočem delu poplavnega vala.

UVOD

Povodja so zelo kompleksni sistemi , v katerih modeliranje hidroloških procesov zahteva določitev večjega števila parametrov, ki se jih ponavadi določi z ustreznimi meritvami ali pa v procesu umerjanja oziroma kalibracije (Duan et al. , 2003) . Zaradi obratovanja HE Medvode se lahko na celotnem odseku reke Save med vodomerni ma postajama Medno in Hrastn ik poleg propagacije poplavnih valov v naravni strugi opazuje tudi propagacija obratovalnih valov. Z uporabo moderne merske opreme smo želeli določiti čas potovanja poplavnih in obratovalnih valov po naravni strugi Save med vodomernima postajama Medno in Hrastnik ter določiti razliko v hitrosti med propagacijo obratovalnih valov pri naraščanju in propagacijo obratovalnih valov pri upadanju pretoka.

OPIS ODSEKA SAVE

Odsek največjega slovenskega vodotoka Save med vodomernima postajama Medno in Hrastnik je dolg 66.5 km, višinske razlike pa je cca 105 m. VP Medno obratuje od leta 1968 dalje, njeno prispevno območje reke Save meri 2191.43 km 2

, nulta točka vodomera ARSO pa se nahaja na koti 301.473 m nadmorske višine. 3.5 km gorvodno od VP Medno se nahaja HE Medvode, dolvodno od vodomerne postaje pa je manjša akumulacija za HE Tacen. Ko Sava zapusti Ljubljano, se ji na odseku med obema vodomernima postajama kmalu pridružita Ljubljanica in Kamniška Bistrica. VP Hrastnik obratuje od leta 1993 dalje kot zamenjava za VP Radeče (ki je prenehala z obratovanjem zaradi prevelikih vplivov akumulacije HE Vrhovo na lokaciji vodomernega profila) , njeno prispevno območje

• Luka ŠTRAVS, univ.dipl.inž. grad., Urad RS za prostorsko planiranje , Ministrstvo za okolje , prostor in energijo , Dunajska 21,

1000 Ljubljana , " mag. Andrej VIDMAR, univ.dipl.inž.grad., " prof.dr. Mitja BRILLY, univ.dipLinž.grad., Katedra za splošno

hidrotehniko, FGG, Univerza v Ljubljani , Jamova 2, 1000 Ljubljana

MiŠiČEV VaDARSKI DAN 2003

L. STRA VS - 143 - UREJENOST IN VZDRžEVANOST VODNEGA REŽI MAl mag . A. VIDMAR, prof. dr. M. BRILLY POGOJ ZA VARNOST NARAVNEGA IN BIVALNEGA OKOLJA

reke Save meri 5176.79 km2, nulta točka vodomera ARSO pa se nahaja na koti 195.077 m nadmorske

višine. Distribucija najvišjih in najnižjih ter povprečnih srednjih dnevnih pretokov na obeh vodomernih postajah po mesecih in po letih je razvidna iz slik 2-5.

1200

1000

800

{ 600

ol<

~ 400 ~

200

O

·200

....... ~~ , \ ' . .

LEGEND - watershed coriour

state border

HE 110>:0

LEGENDA

na karti Slovenije ter

Sava - VP Medno - n~vlijl , n~nlfjlln srednji dnevni pretoki po mesecih za obdobje 1991 -2000

. ,. . . . : : : : : : : : : :~:

-.. --------~-----------~----------.~-- .. ----.--;-.-- .. . _----[----_ .... _--[-_ . . ... _----;------------[- _ ... _-- .. -.;-- .. --.- ... -[.-~--.;.-- ... --.--· . . . , , . . . . . · . . , .,... · . .. ,..., · . . " ,. . . , . . " ..,. : : : : : : : : :~: : ........... t········ ··· t··········· t········ ·· ·~···· ·· ··· · ·, · ···· · ··· · ·t···········~···········t···········~·~· · ·t····· .... ·t············1 · . . , , , , , , , , 16670 1 : : : : : : : : : : : · . . . , , . . . . . · . . . , , . . . , . ........... , ........... , ...... .. ... , ........... , ........... , ........... , ........... , ........... , ........... ,.... . .... :..... . .... :..... ·····1 ' , ' ~ ' , ' B ' , , , , · . , . . . . . . . . : : : 469 3: : : 471 6 : : : : : : : : i : : : i : : ~1 : : : , , , , 3650 ' , , , , , ,

"I~ 5( ...... · .... :··i~; ·~i .. [· .... · .. ··~ .. ~ .. :··131 4 or-·:-· .. · ..... : ........... ~ .. ....... T"'.. ····r··· ..... !..... ·· .. ·1

· . , , . . . . , . . · .. ·i·· .. L~33. 1 .. l····i ·····l .......... l .... ! ..... l····i·····l .......... l.~.L··t··· .. l ......... L ......... L .... ·····1 ' , , , , , , , , ' ~ , , , , , , ' 1 ' , , , , , , , '+ ' ' 1126 31 147.5 .. ~~ .. Jp .~~ .. ~~ .. ~~ .. ~~ .. ~~ ... +8 .. ~~ .. ~ ... : ... ~ .. L.~~ .. ~ ~ i 22.4 i ~ : ~ i ~ : ~ : ~ i ~T ~ i a i ~ i ~

: i : : : : : : : : ! : : -..:.. : : : : .:: : : - .

Januar Februar Marec Apni JunIj JuhJ Avgust September Oktobel November December

Slika 2: Najvišji in najnižji zabeleženi ter povprečni srednji dnevni pretoki na VP Medno po mesecih za obdobje 1991 - 2000

Sava - VP Medno - najviiji , n~nlfjlln srednji dnevni pretoki po letih za obdobje 1991-2000

1200 I

1000 · · ...... .. ··+ .... ·· .. · .. ·: .. · .. · .. ·· .... ! ...... · ...... ·: ...... · ...... ·i· .... · .. · .... ·1 .... · .. · ...... :·· .. · .. · .. · .. ·r ............ ·j .. · j 9 .951 .... ! : : : :: :

: .....UJ •• ";"' : """! UuU,T,::" ,J,"",T""·' ,.' mu ~i """" 1.6931 '

~ §Ji : : B:B : : : : 1 : f 400 ; : : ~ ~ ; ~ : ;

=l=l:i d l~I T~[=I~C=!d=l, O ··· E~r··r· · ·B ····:·· .. "E~r ···l····~····r · ·~ · .. ·r···B ····l····B .. ··r·B .. ··'· · ·B ····'····6····j

·200 : :: :

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1996 1999 2000

Slika 3: Najvišji in najnižji zabeleženi ter povprečni srednji dnevni pretoki na VP Medno po letih za obdobje 1991 - 2000

MiŠiČEV VODARSKI DAN 2003

L. ŠTRAVS - 144 - UREJENOST IN VZDRžEVANOST VODNEGA REžiMA PCX;()J ZA VARNOST NARAVNEGA IN BIVALNEGA OKOUA mag. A. VIDMAR, prof. dr. M. BRILL Y

Sava - VP Hrastnik - najvišji , najnižji in srednji dnevni pretoki po mesecih za obdobje 1993-1999

1600

: : :

1400 - ~ ------_. -~ --- - -- - -- - ~ . -- . -. : ~ ·(····· .... ) 2655( ·.... .. ........ .

. . . - .. - .. -- - - ~ ----- -. -- ~ ---- ---.. -: . - - ------ -_ .............. __ ... __ .. . . 1;'()0

1000 : :

o-o ••••• __ ;. _______ • ___ ;._ ••• ___ o -l--; : :

· .. ·: ........ · .. · ~ .. ·1928 7H .. -'------------;----- ---.--;----- --- .;---_ . . _-----. . . ~ ~.s 000

.><

2 600 ~

o..

400

200

o

. . .......... , .......... , .......... , 17072 t .... _ .......... ; .......... c--- ... · .. ~ .. 1662 1r .. ~ .. ..

.1523 6 1 .. : .. 14799 1 .... .1564 7 l .. : .. . . .. __ ...... ~ ___ ... __ ....... ~ ... j .... ~ ... +~ t~ t~ ~T8T§] ~T~ ~ ••• ·~··· I E'B- ''' ~ 0'''r''B'''r''~''' r ' 0 ' · r··~· .. r .. 8 .. ·r · ·~ ·· 'f'·§~r·: .. ~ .. 'f' ·~ .. T'·~ ·· T .. ~ .. ·'

~ : ~ : : : l : : : ~

·200 Januar Februar Marec April Jun ij Julij A vgust September O ktobel Novemb er Dec ember

Slika 4: Najvišji in najnižji zabeleženi ter povprečni srednji dnevni pretoki na VP Hrastnik po mesecih za obdobje 1993 - 1999

Sava - VP Hrastnik - najViŠji , naJnižji ln srednji dnevni pretoki po letih za obdobje 1993-1999

1600

~ 1400 ---. --. ----- - -- - --. -~. ------------. -----. ~ -- --. -- ---- --. --- --~ ---. ----. ----- - -----:---. .. . . . . .. ........ ~ ... . .... . 1 ...... --. ~ -- -- ----. -- -- -- --. '1

1200 ..... 11.'.65 .01. ...... : ..•...•... . .•....... ] ......•.. ···········r······§3·····.!.··························· ·· : I ·········,····················1 . . .

I (xx) - _. - - - - - - - - - - - .••• -: .••.•• _ .. - .. - . - . _. - ~. _. - ... - .. - .. - .••• • ~ • • •• • . • •• • • • - - _ •• • o:. --_. --.. -_. --. -.. -; -... _ .. -- . ----_. - . ~ _. -_ .. --_. -_ . .. -_. -'

~~ 800 ......... ----·· .... : .. -- ... i~~~.~i ----- .... --.J~ .... . --l --.---.-- ____ · .. · .. I .. ·· .. · ~~1 3~ 1 ...... j ... .... .. .... ··· .. f· .. ··· a .. ·--··

I 600 ......... -- -- ---- .. ~ ...... .. ·t ......... ;-- -- ----. ---- -- -- -- -- ---- --. -- -- ------,-- .......... .. ..... ,...... ... .. ....... [ ....... ............ 1 400 ---- ..... ------ .... ! .......... -- .. ---- . . ---- ........ -- .... , .......... .. ....... , .......... -- ... -- .. ; ............. .. .. . , .. .... ....... .. .. .. 1

: ; ; I 200 ... . .•. •. ·B··j·· ········ Ti~~~·· i · ·· · .. ··· ~" !-"-'-- - B·-j ... ·---- .. · r1-;;-2"(-1. ···· ····· l~~~~~~~r·t···- ··-·- '8--

, , : : : , I .~ ····--·~ .. ·· .. ··!·--·· .. El······· l·· ·····§j--·----r· .. --··B -- ·· .. ·r··· .. B · .. · .. ·,· · .. ···@2j · .... ·r .. ·· .. B ··-- --.,

1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

Slika 5: Najvišji in najnižji zabeleženi ter povprečni srednji dnevni pretoki na VP Hrastnik po letih za obdobje 1993 - 1999

METODE

Meritve

Katedra za splošno hidrotehniko je v obdobju od junija do decembra 2002 izvajala kontinuirane hidrološke meritve z ultrazvočnim Dopperjevim inštrumentom na vodomernih postajah Medno in Hrastnik. Meritve pretočnih globin, hitrosti in temperature smo izvedli z ultrazvočnim Dopplerjevim inštrumentom, ki vsebuje tudi avtomatski zapisovalec podatkov, ki lahko povpreči v izbranem oziroma v nastavitvah določenem časovnem intervalu . Pretočne hitrosti v bližini inštrumenta meri z zaznavanjem spremembe frekvence valovanja zvoka zaradi odboja od premikajočih se delcev ali zračnih mehurčkov V vodi (D'opplerjev pojav) . Starflow po podatkih proizvajalca meri pretočne hitrosti v območju od 21 do 4500 mm/s z natančnostjo ±2%. Podatki se zapisujejo z resolucijo 1 mm/s. Starflow meri globine nad inštrumentom s senzorjem za merjenje pritiska. Natančnost meritev globin naj bi bila po podatkih proizvajalca ±0.25%, inštrument naj bi meril v območju od O do 5 m z resolucijO zapisovanja podatkov 1 mm. Starflow meri tudi temperaturo v območju od -17 do 600 Celzija z resolUCijo zapisovanja 0.10 Celzija . Na obeh vodomernih postajah je bil inštrument pozicioniran na vodomernih latah Agencije Republike Slovenije za okolje. Oba instrumenta sta bila nastavljena tako, da so se pretočne hitrosti, globine in temperature povprečile in zapisovale v 5-minutnih intervalih.

MiŠiČEV VaDARSKI DAN 2003

L. STRAVS mag. A. VIDMAR, prof. dr. M. BRILL Y

Določitev pretokov

- 145 - UREJENOST IN VZDRžEVANOST VODNEGA RELI MAl PCX30J ZA VARNOST NARAVNEGA IN BIVALNEGA OKOLJA

Vrednosti pretokov so bile določene na podlagi preračuna izmerjenih vodostajev V pretok s pomočjo pretočnih krivulj , ki ju za obe vodomerni postaji uporablja Agencije Republike Slovenije za okolje.

Križna korelacija Križna korelacija je standardna matematična metoda za oceno stopnje linerane odvisnosti med dvema (časovnima) vrstama pri različnih časovnih zamikih med vrstama. Maksimum funkcije križne korelacije pomeni največjo linearno soodvisnost med analiziranima (časovnima) vrstama. Korelacijski koeficient lahko zavzame vrednosti od -1 do 1. Pri vrednosti 1 ali -1 je linearna odvisnost med vrstama največja , pri vrednosti O pa najmanjša. Pozitivne vrednosti koeficienta korelacije blizu 1 pomenijo, da ob naraščanju (upadanju) ene vrste, rastejo (padajo) vrednosti tudi v drugi vrsti , negativne vrednosti koeficienta korelacije blizu -1 pa pomenijo, da ko vrednosti veni časovni vrsti rastejo (padajo) , v drugi padajo (rastejo) .

H idrogra m obra t ovalnega va la 200 ---·~--7'=====;~::;:'~;::====;-1

1

- VP M e dno --- V P Hrastnik

180 "'\

1 60

\"" ~ ---'-. ,_1 _"-. '\ l' '\ .... ' ~

1 4 0

1 00

8 0

60

, . " '-

t~LO-0--1 2~:~00~-0~0~0~0~~1~2~:0~0-~0000 C a s [1 5-0kt-2002 d o 1 7 -Okt-2002)

0 .9

0 .8

0 .7

'" <..> ro ~ 06

~05 ~ ~ 0 .4

~ 0 .3

0 . 1 -

Cro ss kor elacija

5 1 0 15 C asovni zamik [ur)

Slika 6: Prikaz obratovalnega vala na upadajočem delu poplavnega vala in določitev časa propagacije le-tega s križno korelacijo

180 .

160

1 4 0

H idrogra m obra tovalnega va la

,. , I

I , , , , I

: /

- , ,r

,oJ ,r

....,7E 1 20 .... ,-.. - ," .§. iS ~ 1 0 0 cl.

8 0

60 -

4 0

20 __ L

06:00

____ 1--_ -L--__ __ _

1 2 :00 1 8 :00 00 :00 Cas (1 1-0kt-2002)

C ross kore lac ija

0 .8

0 .6 ., :5" ro Q;

~ 0.4

~ c: 0 .2 ., ·13

'8 "'"

'========'---'!'-c'-:-' ----------1 0 1 5

C asov n i zamik (ur)

Slika 7: Prikaz obratovalnega vala na naraščajočem delu poplavnega vala in določitev časa propagacije le-tega s križ no korelacijo

MiŠiČEV VODARSKI DAN 2003

L. STRAVS mag . A VIDMAR, prof. dr. M. BRILL Y

- 146 - UREJENOST IN VZDRLEVANOST VODNEGA REžiMA POGOJ ZA VARNOST NARAVNEGA IN BNALNEGA OKOLJA

V našem primeru smo za dve časovni vrsti , katerih vrednosti smo korelirali in določili maksimalno vrednost koeficienta križne korelacije , izbrali spreminjanje pretoka v času na vodomernih postajah Medno in Hrastnik. Pri doseženi maximaini vrednosti funkcije križne korelacije med zabeleženimi pretoki na vodomernih postajah Medno in Hrastnik za posamezne poplavne in obratovalne valove (sliki 6-7) smo odčitali časovni zamik in za to vrednost privzeli , da je enaka času potovanja posameznega vala med obema postajama.

Metoda strojnega učenja M5 Metoda strojnega učenja M5 zgradi model ob predpostavki , da linearna regresija ne velja za celoten n­dimenzijski prostor n-vhodnih spremenljivk oziroma atributov, temveč avtomatsko optimizira meje prostora in za vsakega izmed pod prostorov posebej določi linearno funkcijo , ki se učnim primerom v tem pod prostoru najbolje prilega. Kot atribute (oziroma vhodne podatke) posameznega učnega

primera smo določili maximaini doseženi pretok posameznega obratovalnega vala na vodomerni postaji (Medno ali Hrastnik) in podatek ali je dotični obratovalni val del naraščajočega ali padajočega dela poplavnega vala . Zanimalo nas je predvsem pri katerem pretoku na vodomernih postajah Medno in Hrastnik nam metoda poda informacijo, da je pri napovedi časa potovanja posameznih obratovalnih valov potrebno razločevati ali so le te del naraščajočega ali padajočega dela poplavnega vala. Za gradnjo modela smo uporabili implementacijo metode strojnega učenja M5, ki je sestavni del programskega orodja WEKA

REZULTATI V obdobju od julija do decembra 2002 je prišlo do nastopa večjih poplavnih valov v 13 primerih . Zaradi težav z zagotavljanjem neprekinjene oskrbe z električno energijo obeh inštrumentov so bile meritve na obeh vodomernih postajah uspešne le v 7 primerih nastopa večjih poplavnih valov kot posledice večjih padavin. Vodostaji na obeh vodomernih postajah so bili uspešno zabeleženi pri treh poplavnih valovih v juliju , pri treh v oktobru in pri enem v novembru . Največji vodostaj je bil zabeležen pri zadnjem poplavnem valu v mesecu oktobru , takrat je bil na vodomerni postaji v Hrastniku dosežen vodostaj 5.23 m (kar po pretočni krivulji ARSO pomeni pretok 650 m3/s) , val pa je povzročil dvig gladine za 2.30 m. Na sedmih poplavnih valovih je bilo zabeleženo 13 obratovalnih valov pri naraščanju vodostaja , 36 pa pri padanju.

Trajanje poplavnega vala Konica poplavnega vala

Začetek vala Konec vala VP Medno VP Hrastnik

Poplavni val Datum Ura Datum Ura Vodostaj Pretok Vodostaj Pretok

[ml [m 3/s] [ml [m 3/s]

01 04. julij 2002 18:35 08 ju lij 2002 7:15 1.99 182 2.90 172

02 14 ju lij 2002 22:20 18 Julij 2002 1610 2.51 322 3.42 268

03 24. julij 2002 0:35 27. Julij 2002 1620 1.47 81 2.84 162

04 10 oktober 2002 17:00 17 oktober 2002 16 OO 1.91 164 3.76 338

05 17. oktober 2002 22:40 22 . oktober 2002 6:15 2.96 468 4.78 550

06 22 . oktober 2002 620 31 . oktober 2002 9 OO 2.76 400 5.23 650

07 03. november 2002 19:00 10. november 2002 18:15 2.13 215 3.46 276

Tab. 1: Karakteristike zabeleženih poplaVnIh valov

Povprečna vrednost doseženih maksimalnih koeficientov funkcije križne korelacije za obratovalne valove pri naraščanju pretoka (rpovp = 0.9157) je manjša od tiste za obratovalne valove pri padanju pretoka (rpovp = 0.9471) , kar je posledica hitrejših in bolj izrazitih sprememb pretoka na naraščajočem delu poplavnega vala , ki povzročijo večje deformacije oblik posameznih obratovalnih valov pri njihovi propagaciji dolvodno. Spremembe pretoka pri padanju le-tega so počasnejše in bolj postopne, zato je njihov vpliv na deformacijo oblike posameznega obratovalnega vala pri potovanju le-tega od prve do druge postaje manjši.

MiŠiČEV VODARSKI DAN 2003

L. $TRAVS - 147 - UREJENOST IN VZDRžEVANOST VODNEGA REži MAl POGOJ lA VARNOST NARAVNEGA IN BIVALNEGA OKOLJA mag A VIDMAR, prof. dr. M. BRILL Y

Razlike V času potovanja obratovalnih valov pri naraščanju in padanju pretoka so večje in bolj izrazite predvsem pri višjem pretoku, ko je čas potovanja obratovalnih valov na padajočem delu poplavnega vala krajši (sliki 8 in 9) . Pri pretoku nižjem od 200 m3/s na VP Hrastnik so razlike v hitrosti propagacije obratovalnih valov zanemarljive, eksponentni krivulji , ki se najbolje prilegata rezultatom ločene analize za obratovalne valove na naraščajočem in padajočem delu poplavnega vala se združita in skorajda prekrijeta.

600

500

400

~ 1-.lO: 300 o -G> ....

O-

200

100

Vodomerna postaja Medno ., .... , • •. , ......... , ............ , , .......... ,., .. , .•• , y •• ,. , , ,

Naraščanje pretoka R2 = 0.5297

, ... , .. , ..... , , ·•··· .. •·•·· .. -.. ·····T , ,

, , - - - - - - - - _ ...... _- -o:", -----"'l,~-~- - ~ ------~ ------:------~ ------~ ------~ ------~ ------:- -----~ ------~ ------,

+: , , , ,

______ , _______ , ______ J ______ ! _+- __

: .-. : : ,

, , ------,-------,--- -- ---~------ ~ ------~-----~ - ----- ~----- - ~- -----, , , ,

- - -~ -. - - - -;- - - - - -: - - - - - -: - - - - --

O+---~----_r----r_--_T----T---~----_r----r_--_T----T_--~----_r----r_--~

5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0

Čas potovanja valov [ur]

• Naraščanje pretoka _ Padanje pretoka

-Eksponentno (Naraščanje pretoka) -Eksponentno (Padanje pretoka)

9.5 100 10.5 11 .0 11 .5

• Poplavni valovi

-Eksponentno (Pop lavni va lovi)

12.0

Slika 8: Zveza med zabeleženim pretokom konice valov na VP Medno in časom propagacije valov med vodomerni ma postajama Medno in Hrastnik ter predpostavljene eksponentne zveze

800

700

Vodomerna postaja Hrastnik --,--- ,------r-----r .. ---..,---~~---.______,---_,______,---_,__--__r_

It' , t

Narašča nje pretoka R2 = 0 .7754

, ,

, I I , I I I I , r - - - - - -:- - - - - -';---.---r--;', . - . - - .;- . - ~ - - -:- - - - - - ~ - - - - - - ~ - - - - - - ~ - - - - - -;- - - - - - ~ - - - - - - ~ - - - - - - i - - - - - -i

. : + . , :::: ! • '" I I

, I I I , , , I I : - - - r - - - - - -,- - - - - - ., - - - - - - ,. - - - - - - r - - - - - -,- - - - - - ., - - - - - - , - - - - - - T - - - - - - i 600 - - - - - -:- - - - - -~-~ - - ~ --

~ 500 .!!!

1-.lO: 400 o -G> .... 0- 300

200

100

I , I I I I I .

I I I I I , , , , , ,

, I I ,

, , ';Jf I l ' I I

_____ -:- _____ ~ ____ -/~ ______ , ~ ______ ~ ______ ~ _____ -;- _____ ~ ____ __ ~ ______ ~ __ ___ . '

: : ./ :.: , I I I 1 -----+ --7f --- --i ------i ---- . ~ --- ~-~.t: ""~_~:t ----~ ------:------~- -----: ------~ ------1 , , , ___ ~ ______ L ______ ~ ______ ' ______ ~ ____ __ ~ ______ _

, I , , I , • , I I , I

O+-----r---~r_---;----_T----_r----,_----~----r_----r_--_;----_T----_r----~--~

5.0 5.5 60 6.5 70 7.5 8.0 8.5 9.0

Čas potovanja valov [ur]

• Narašča nje pretoka _ Padanje pretoka

-Eksponentno (Naraščanje pretoka) - Eksponentno (Padanje pretoka)

95 100 10.5 11.0 11 .5

• Poplavni va lovi

-Eksponentno (Poplavni valovi)

12.0

Slika 9: Zveza med zabeležen im pretokom konice valov na VP Hrastnik in časom propagacije valov med vodomerni ma postajama Medno in Hrastnik ter predpostavljene eksponentne zveze

MiŠiČEV VODARSKI DAN 2003

L. ŠTRAVS mag . A. VIDMAR, prof. dr. M. BRILL Y

- 148 - UREJENOST IN VZDRŽEVANOST VODNEGA REžiMA POGOJ ZA VARNOST NARA VNEGA.IN BIVALNEGA. OKOLJA

Raztros dobljenih zvez med pretokom in časom potovanja posameznega obratovalnega vala je večji na vodomerni postaji Medno, za kar ocenjujemo, da je posledica vpliva manjše akumulacije pri HE Tacen dolvodno od postaje. Raztros je večji tudi pri višjem pretoku.

Rezultati gradnje modela časa potovanja obratovalnih valov z metodo strojnega učenja M5 (slika 10) kažejo , da je pri pretoku na vodomerni postaji Hrastnik višjem od 227 m3/s potrebno upoštevati dejstvo, da je obratovalni val na naraščajočem ali padajočem delu poplavnega vala . Model nam poda tudi informacijo, da je pri pretoku na vodomerni postaji Hrastnik višjem od 227 m3/s povprečna vrednost razlike v času propagacije med obratovalnimi valovi na naraščajočem in padajočem delo poplavnega vala enaka 0.33 ure oziroma 20 minut. Model je veljaven za vrednosti pretoka na VP Hrastnik od 150 do 650 m3/s .

Model časa propagacije obratovalnih valov:

pretok_Hrastnik <= 227 :

cas_potovanja = 11 - 0 . 0147 * pretok_Hrastnik

pretok_Hrastnik > 227 :

naraščajoči : cas_potovanja = 9.15 - 0.00513 • pretok_Hrastnik upadajoči : cas_potovanja = 9 . 15 - 0 . 331 - 0 . 00513 * pretok_Hrastnik

Slika 10: Model časa propagacije obratovalnih valov med vodomernima postajama Medno in Hrastnik v funkciji pretoka na VP Hrastnik

ZAKLJUČEK Primerjava med časom propagacije obratovalnih valov pri naraščanju in padanju pretoka na poplavnem valu pokaže, da so razlike v času propagacije pri pretoku nižjem od cca 200-230 m3/s na VP Hrastnik zanemarljivo majhne, pri višjem pretoku pa jih je vsekakor potrebno upoštevati. Večje povprečne hitrosti propagacije obratovalnih valov v naravni strugi Save med vodomernima postajama Medno in Hrastnik nastopijo na padajočem delu poplavnega vala.

VIRI

Brilly, M., 1992. Osnove hidrologije. Univerza v Ljubljani . Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo. Ljubljana

Duan , Q., Gupta HV, Sorooshian S., Rousseau A.N ., Turcotte R. , 2003. Calibration ofwatershed modeIs. Water Science and Application 6, AGU , Washington .

Kompare, B., 1995. The Use of Artificiallntelligence in Ecological Modelling. PhD thesis, University of Copenhagen.

Maidment, D.R., 1993 Handbook of Hydrology. McGraw-Hill , Inc.

McCuen, R.H. , Snyder, W.M. , 1986. Hydrologic Modeling, Statistical Methods and Applications. Prentice - Hall , Inc.

Solomatine D.P., Dulal. K.N ., 2003. Model trees as an alternative to neural networks in rainfall-runoff modeling. Hydrological Sciences Journal , 48 (3), 399 - 411.

UNIDATA, 2000. Starflow ultrasonic Doppler instrument, User's manual. UNIDATA, O'Connor Western Australia .

MiŠiČEV VODARSKI DAN 2003