HIDROTEHNIČKE REGULACIJE - Građevinski fakultet
HIDROTEHNIČKE REGULACIJE - Građevinski fakultet HIDROTEHNIČKE REGULACIJE - Građevinski fakultet
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI ZAVOD ZA HIDROTEHNIKU I GEOTEHNIKU NEVENKA OŽANIĆ Rijeka, siječanj 2002. 1
- Page 2 and 3: GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA
- Page 4 and 5: HIDROTEHNIČKE REGULACIJE Pod regul
- Page 6 and 7: Konsumpcijska ili protočna krivulj
- Page 8 and 9: - Oblik i karakteristike sliva su v
- Page 10 and 11: RIJEČNA DOLINA I RIJEČNI TOK Rje
- Page 12 and 13: 2. Poprečni profili - presjek zami
- Page 14 and 15: RAZVOJ RIJEČNOG KORITA Uslijed dje
- Page 16 and 17: - Spajanjem točaka najvećih dubin
- Page 18 and 19: Ako je tlo stjenovito prokop se rad
- Page 20 and 21: hidrološki režim riječnog nanosa
- Page 22 and 23: τ 0 = ρgRIE gdje su : R - hidruli
- Page 24 and 25: N = q v v b s Širina pojasa vučen
- Page 26: Nl l = C Q osnovi poznate koncentra
- Page 30: (1) Kamen se kod izvedbe regulacijs
- Page 34 and 35: Osnovna pretpostavka kvalitetne izv
- Page 36 and 37: Trajnost drveta je gotovo neograni
- Page 38 and 39: Za primjenu u regulacijama pruće t
- Page 40 and 41: (i) U prvom slučaju, slika (a), sa
- Page 42 and 43: Ako je brzina vode relativno mala,
- Page 44 and 45: IZRAĐIVANJE ZA IZVEDBU REGULACIJSK
- Page 46 and 47: (4) Tonjače. Da bi fašine tonule
- Page 48 and 49: (c) pletena platna. (a) Platna od f
- Page 50 and 51: Žičane košare se najčešće izv
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI<br />
ZAVOD ZA HIDROTEHNIKU I GEOTEHNIKU<br />
NEVENKA OŽANIĆ<br />
Rijeka, siječanj 2002.<br />
1
GRAĐEVINSKI FAKULTET SVEUČILIŠTA U RIJECI<br />
ZAVOD ZA HIDROTEHNIKU I GEOTEHNIKU<br />
INTERNA SKRIPTA:<br />
<strong>HIDROTEHNIČKE</strong> <strong>REGULACIJE</strong><br />
OSNOVNA KORIŠTENA LITERATURA:<br />
1. Miroslav Gjurović: Regulacija rijeka; Tehnička knjiga Zagreb; 1972.<br />
2. Elimir Svetličić: Otvoreni vodotoci – regulacije; Fakultet građ.<br />
znanosti, Zagreb; 1987.<br />
3. Živko Vuković: Osnove hidrotehnike- prvi dio – druga knjiga,<br />
Zagreb; 1995.<br />
pripremila: prof.dr.sc. Nevenka Ožanić<br />
tehnička obrada: prof.dr.sc. Nevenka Ožanić<br />
Jasmina Orbanić, d.i.g.<br />
Rijeka, siječanj 2002.<br />
2
- neregulirano<br />
- regulirano<br />
3
<strong>HIDROTEHNIČKE</strong> <strong>REGULACIJE</strong><br />
Pod regulacijama se podrazumijeva građenje na vodotocima (bujice, potoci, rijeke,<br />
jezera, akumulacije i dr.) i zaštitne mjere od štetnog djelovanja pri protjecanju<br />
velikih voda, leda, te poboljšanje mogućnosti korištenja vodnog bogatstva.<br />
Regulacijom treba vodotok tako usmjeriti da se otklone štetna djelovanja i<br />
omogući njegovo višenamjensko korištenje.<br />
Regulacije dijelimo:<br />
- uređenje i regulacija nizinskih vodotoka (isključivo građevinarstvo)<br />
- uređenje i regulacija brdskih vodotoka – bujica (između građevinarstva i<br />
šumarstva)<br />
Regulacije vodotoka:<br />
- glavni dio obrane od poplave<br />
- primjenjena hidromehanika s velikim dijelom hidrologije<br />
- nema isto značenje u svim zemljama (neke praktički ne bi postojale bez<br />
regulacija – Nizozemska – polderi, plitke morske površine, brane, nasipi...<br />
Podloge koje moramo koristiti prije projektiranja regulacija vodotoka su<br />
raznorodne:<br />
- TOPOGRAFSKE<br />
- HIDROLOŠKE<br />
- HIDROGRAFSKE<br />
- GEOLOŠKE<br />
- HIDROGEOLOŠKE<br />
- DEMOGRAFSKE<br />
4
tehnički dokumenti:<br />
- vodnogospodarska osnova (radi se po vodnim područjima ili po slivovima)<br />
- dugoročni plan uređenja voda na vodnim ili slivnim područjima<br />
- prostorni planovi<br />
- elaborati uređenja dijelova vodotoka<br />
Hrvatska je podijeljena na 4 regije (jedinice, odnosno slivna područja) i to:<br />
1. vodno područje sliva Drave i Dunava (Osijek)<br />
2. vodno područje za sliv rijeke Save (Zagreb)<br />
3. vodno područje primorsko – istarskih slivova (Rijeka)<br />
4. vodno područje dalmatinskih slivova (Split)<br />
Bilanca voda daje uvid u raspoložive količine vode, pojave vlažnih i sušnih godina.<br />
Otjecanje vode u korito zavisi od oborina, veličine sliva, morfologije, geologije i<br />
hidrogeologije, pokrova i godišnjih doba.<br />
Nivogram je krivulja vodostaja H = f(t) – dijagram vodostaja. Oni se bilježe u<br />
točno određeno vrijeme (čitanjem sa vodokazne letve) ili kontinuirano<br />
(limnigrafima).<br />
H(mn.m)<br />
17<br />
16<br />
15<br />
14<br />
13<br />
12<br />
11<br />
10<br />
9<br />
29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 81 85 89 93<br />
godine<br />
Nivogram Vranskog jezera na otoku Cresu (1929.-1995.)<br />
5
Konsumpcijska ili protočna krivulja Q = f(H)<br />
H (m)<br />
4,5<br />
4<br />
3,5<br />
3<br />
2,5<br />
2<br />
1,5<br />
1<br />
0,5<br />
0<br />
0 5 10 15 20 25 30<br />
Hidrogram ili dijagram protoka Q = f(t)<br />
Q (m 3 /s)<br />
14,0<br />
12,0<br />
10,0<br />
8,0<br />
6,0<br />
4,0<br />
2,0<br />
Q(m 3 /s)<br />
0,0<br />
48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 78 81 84 87 90 93<br />
godine<br />
SR.GOD.PROTOKA<br />
RJEČINA-IZVOR<br />
SR.GOD. PROTOKA<br />
GROHOVO-RJEČINA<br />
6
Iz nivograma možemo dobiti dijagrame učestalosti i trajnosti vodostaja, a analogno<br />
tome iz hidrograma možemo dobiti dijagrame učestalosti i trajnosti protoka.<br />
KRIVULJE UČESTALOSTI I TRAJANJA<br />
7
- Oblik i karakteristike sliva su veoma važni elementi kod proučavanja protoka i<br />
ostalih elemenata neophodnih za reguliranje.<br />
Dijagram sliva<br />
a) Hipsometrijska krivulja<br />
b) Krivulja površina<br />
Tipovi sliva prema obliku<br />
LEPEZASTI<br />
- koncentracija<br />
nagla<br />
- mjerodavni<br />
intezitet vrlo<br />
velik<br />
- otjecanje<br />
kratkotrajno<br />
DUGULJASTI<br />
- koncentracija<br />
spora<br />
- intenzitet slab<br />
- otjecanje<br />
dugotrajno<br />
TROKUTASTI<br />
-koncentracija nagla<br />
- intenzitet velik<br />
- otjecanje<br />
dugotrajnije<br />
OPĆI-<br />
PRAVOKUTNI<br />
- koncentracija spora<br />
- velike vode dugo traju<br />
- otjecanje dugotrajno<br />
8
- Količina oborina u slivu mjeri se kišomjerima, ombrografima ili<br />
pluviografima. Proračun prosječne oborine cijelog sliva do nekog određenog<br />
profila dobiva se ili aritmetičkom sredinom, ili pomoću Thiessenovih<br />
poligona, ili pomoću metode izohijeta izohijeta.<br />
1. Metoda aritmetičke sredine:<br />
P<br />
=<br />
2. Thiessenova metoda:<br />
3.<br />
Metoda izohijeta:<br />
n 1<br />
P = ∑ A<br />
1<br />
P<br />
i<br />
+<br />
2<br />
P<br />
n<br />
∑<br />
i = 1<br />
i+<br />
1<br />
n<br />
Pi<br />
P1<br />
a1<br />
+ P2<br />
a2<br />
+ ... + Pn<br />
a<br />
P=<br />
A + A + ... + A<br />
=<br />
A<br />
n<br />
∑<br />
i=<br />
1<br />
i<br />
PA<br />
i<br />
A<br />
1<br />
i<br />
2<br />
n<br />
n<br />
=<br />
9
RIJEČNA DOLINA I RIJEČNI TOK<br />
Rječna dolina je prirodna kotlina na zemljopisnoj površini duž koje se prostire<br />
vodotok. Nastaje kao posljedica erozijskih procesa u slivu, točnije pod utjecajem<br />
fluvijalne erozije.<br />
1- riječna dolina s terasama<br />
2- riječno korito u posljednjoj fazi razvoja<br />
Na riječnim se tokovima (s izuzetkom bujičnih) u većini slučajeva mogu jasno<br />
uočiti gornji tok, srednji i donji tok.<br />
Gornji tok:<br />
Srednji tok:<br />
Donji tok:<br />
- veliki padovi (1%)<br />
- nagle promjene hidroloških i hidrauličkih parametara<br />
- dubinska erozija<br />
- nema krivudanja<br />
- karakterističan «V» profil<br />
- blaži padovi (0,5 – 5%0)<br />
- promjene manje intenzivne<br />
- slaba erozija – ravnoteža energije toka i riječnog nanosa<br />
- prvi znakovi krivudanja<br />
- korito oblika parabole<br />
- počinje od ulaska u ravnicu<br />
- korito je u vlastitom nanosu – aluviju<br />
- nestabilno korito sa izraženom bočnom erozijom<br />
10
Način prikazivanja riječnog korita<br />
1. Situacija (MJ 1:1000, 1:25000) (dovoljano širok pojas priobalnog<br />
terena)<br />
- izobate (linije istih dubina), češće izohipse (iste nadmorske visine)<br />
- položaj poprečnih profila<br />
- osovina riječnog toka<br />
- linija najvećih dubina - talweg<br />
- stacionaža<br />
11
2. Poprečni profili - presjek zamišljene vertikalne krivine površine<br />
okomite na površinske strujnice<br />
- geodetsko snimanje na obali<br />
- snimanje dubina riječnog toka<br />
- razmak ne manji od širine vodenog ogledala pri protoku Qsr<br />
- pri crtanju lijeva obala nalazi se lijevo, a desna desno<br />
a) poprečni profil riječnog korita<br />
b) poprečni profil riječnog toka<br />
1 – os riječnog korita<br />
2 - tangenta na os riječnog korita u točki A<br />
3 – okomica na tangentu u točki A<br />
4 – izobate<br />
12
5 – strujnice<br />
3. Uzdužni profili (zamišljeni presjek rječnog korita i vertikalne krivine<br />
površine i to po osovini ili po matici vodotoka)<br />
13
RAZVOJ RIJEČNOG KORITA<br />
Uslijed djelovanja gravitacije voda nastoji teći u smjeru najvećeg pada birajući put<br />
najmanjeg otpora, kako bi disipacija energije toka bila što manja. Međutim, riječni<br />
tok nailazi na prepreke i otpore tečenju. Veće prepreke i otpori otklanjaju vodni tok<br />
od tečenja po pravcu. Budući da vodni tok istodobno djeluje i na prepreke, kod<br />
prirodnih se vodotoka samo na kraćim potezima nalaze pravci, odnosno vodotok<br />
pretežno krivuda.<br />
Zbog jakog erozijskog djelovanja vodne struje na konkavama (vanjskim stranama<br />
obale) i taloženja na konveksama (unutarnjim stranama obale), krivine postaju sve<br />
izraženije, rijeka vijuga, tj. dolazi do meandriranja.<br />
Pod pojmom meandriranja podrazumijeva se stvaranje oštrih lukova čija je duljina,<br />
L > rπ.<br />
Meandri nemaju stabilan oblik, već se u većim vremenskim razmacima pomiču<br />
nizvodno, pa ih nazivamo putujućim meandrima.<br />
14
Dakle, riječni tok se u pravilu sastoji iz krivina, odnosno meandara, dok je na samo<br />
kraćim dionicama tečenje u pravcu.<br />
Ako se na krivinu nastavlja krivina suprotne zakrivljenosti, nazivamo je<br />
protukrivinom.<br />
Morfološki elementi riječnog korita<br />
- Između krivine i protukrivine je prijevoj (infleksija).<br />
- Između dviju istosmjernih krivina je sirfleksija.<br />
- Zakrivljenost je u krivinama različita. U tjemenu je najveća, a u prijevoju pada do<br />
nule.<br />
- Hod krivine predstavlja prosječni razmak između tjemena susjednih krivina.<br />
- Dubine također variraju u smjeru toka i ovise o zakrivljenosti. Najveće su nešto<br />
nizvodno od tjemena, a najmanje nešto nizvodno od infleksije.<br />
- Mjesta najmanjih dubina nazivamo pragovima, brodovima, plićacima ili gazom,<br />
dok mjesta najvećih dubina nazivamo virom.<br />
15
- Spajanjem točaka najvećih dubina u sukcesivnim poprečnim profilima dobije se<br />
linija najvećih dubina – talweg.<br />
- Ako se spoje točke najvećih brzina u sukcesivnim protjecajnim profilima dobiva<br />
se linija najvećih brzina – matica rijeke.<br />
- Spajanjem težišta susjednih protjecajnih profila dobiva se linija težišta, i na kraju,<br />
spajanjem točaka polovišta širine vodnog lica dobiva se os riječnog korita.<br />
- U koritu s pravilnim meandrima i prijevojima sve četiri linije u prijevojima se<br />
skoro poklapaju, dok je na mjestima najveće zakrivljenosti odnos tih linija u<br />
pravilu kao na slici.<br />
1. talweg<br />
2. matica vodotoka<br />
3. linija težišta<br />
4. os riječnog korita<br />
Kod rijeka također razlikujemo lijevu i desnu obalu.<br />
Lijeva obala je ona koja ostaje s lijeve strane kada promatramo rijeku u smjeru<br />
toka, odnosno od izvora prema ušću. Desna obala je suprotna.<br />
Kod meandara je konkavna obala izložena jačoj kinetičkoj energiji vodnog toka,<br />
dok se na konveksnoj obali taloži nanos. Zato je konkavna obala strma, katkada i<br />
vertikalna, dok je konveksna položena.<br />
16
Ako su meandri pravilni i ne mijenjaju se osjetno tokom vremena, te ako je tok<br />
vode u koritu pravilan, tada se taj potez rijeke smatra ustaljenim.<br />
Oblik meandara (zakrivljenost) je vrlo složen, jer su meandri rezultat ravnoteže sila<br />
koje nastaju iz složenog spiralnog tečenja, otpora korita, erozije, pronosa i<br />
taloženja nanosa. Mogu se prikazati kao krivine složene od niza lukova različitih<br />
radijusa, r, gdje je rn+1 > rn. Dakle, radijusi postaju sve veći od tjemena uzvodno i<br />
od tjemena nizvodno, do prijevoja. U tjemenu je radijus najmanji, a zakrivljenost<br />
(1/r) najveća.<br />
MEANDAR<br />
Razvojem meandara dolazi do postupnog približavanja tjemena protukrivina, što se<br />
odvija sve dotle dok ne dođe do prirodnog prosijecanja pojasa između dva<br />
meandra, tj. dolazi do prirodnog prodora meandra.<br />
Vrijeme dok jedan meandar dozi do prodora ovisi od hidrološko – hidrauličkog<br />
režima u rijeci i mjesnih geoloških i geomehaničkih prilika, odnosno od stupnja<br />
nestabilnosti obala.<br />
Smatra se da je krivudavost korita «zrela» za prokop kada je odnos duljine prokopa<br />
i meandra od 1:3 do 1:5 i manji. Prokopima se povećava pad i snižava vodostaj.<br />
17
Ako je tlo stjenovito prokop se radi u cjelini, a ako je naplavina, samo djelomično,<br />
jer ga snaga vode dovrši.<br />
c-c – objekt za uspor vode i ubrzanje taloženja<br />
1- prokop<br />
2- kineta<br />
3- regulacijska linija<br />
4- deponija kamenja ili tonjača radi osiguranja reg. linije<br />
B – projektirana širina prokopa<br />
FARGUEOVI ZAKONI<br />
Kod pristupa regulaciji aluvijalnog vodotoka treba poštovati prirodne morfološke<br />
zakonitosti toka koje je u obliku zakona formulirao Fargue (1868), proučavajući<br />
rijeke Garonne, Seine i Escaut (Francuska).<br />
Ti zakoni glase:<br />
1. Zakon odstupanja: Najveće dubine nalaze se nizvodno od tjemena krivine, a<br />
plićaci nizvodno od prijevoja za duljinu koja je približno jednaka dvostrukoj<br />
širini rijeke, ili najveće se dubine nalaze nizvodno od tjemena krivine za 1/5,<br />
a plićaci nizvodno od prijevoja za ¼ duljine luka krivine.<br />
2. Zakon virova: Vir je dublji što je zakrivljenost u tjemenu veća.<br />
3. Zakon hoda: Pri istom radijusu krivine za duljine lukova koje su veće ili<br />
manje od normalnih (8 do 10 širina rijeke), najveća i srednja dubina manje<br />
su nego kod krivina normalne duljine.<br />
18
4. Zakon kuta: Za iste duljine luka krivine srednja je dubina u krivini to veća<br />
što je veći vanjski kut među tangentama povučenim u krajnjim točkama<br />
luka.<br />
5. Zakon kontinuiteta: Uzdužni profil korita je pravilan ako su promjene u<br />
zakrivljenosti pravilne i postepene. Nagla promjena zakrivljenosti izaziva<br />
naglu promjenu dubine.<br />
6. Zakon pada dna: Ako se za neku krivinu nacrta krivulja zakrivljenosti tako<br />
da se za apscisu uzme duljina po luku a za ordinatu zakrivljenost, tada se<br />
može uzeti da tangenta na krivulji zakrivljenosti u bilo kojoj točki krivine<br />
određuje nagib dna u toj točki.<br />
REŽIM RIJEČNOG NANOSA<br />
Pod tim se podrazumijeva sveukupnost pojava vezanih uz njegov (a) nastanak, (b)<br />
pronos i (c) taloženje. Riječni nanos je po svojoj prirodi hidrološka i hidraulička<br />
kategorija.<br />
- Vučeni nanos nastaje procesom dubinske erozije slivnog područja i postranom<br />
erozijom i erozijom dna korita vodotoka. Karakterizira ga krupniji granulometrijski<br />
sastav materijala koji se kreće po dnu.<br />
- Lebdeći nanos pretežno nastaje od površinske erozije slivnog područja i<br />
uvođenjem otpadnih voda i drugih onečišćenja u vodotok. Karakteriziran je sitnim<br />
i uniformnim granulometrijskim sastavom. Dijeli se na tranzitni, koji se transpotira<br />
sa vodom, i koritoformirajući, koji se povremeno kreće kao suspenzija, a<br />
povremeno se taloži, učestvujući na taj način u formiranju riječnog korita.<br />
Vučeni i koritoformirajući lebdeći nanos bitno utječu na hidrauličke otpore tečenju<br />
u prirodnim vodotocima.<br />
Režim vučenog i lebdećeg nanosa u nekom vodotoku se kao hidrološka kategorija<br />
definira (a) granulometrijskim sastavom nanosa i (b) količinom nanosa koji u<br />
određenom razdoblju prođe promatranim riječnim profilom (pronosom nanosa),<br />
odnosno bilancom nanosa na određenom potezu ili na jednom profilu u određenom<br />
razdoblju.<br />
Bilanca nanosa je temeljni parametar sa kojim se definira režim vučenog i<br />
lebdećeg nanosa kao hidrološke kategorije. Do elemenata s kojima se određuje<br />
19
hidrološki režim riječnog nanosa dolazi se isključivo na bazi terenskih istražnih<br />
radova (mjerenja) i obrade podataka prikupljenih tim radovima.<br />
Težište kod definiranja režima nanosa kao hidrauličke kategorije je u transportnoj<br />
sposobnosti vodotoka, odnosno na mehanici kretanja nanosa.<br />
PRORAČUN PRONOSA NANOSA<br />
Pronos riječnog nanosa je u biti slučajan proces, što znači da je kod proučavanja<br />
ovog fenomena jedino ispravan pristup sadržan u primjeni stohastičkih modela.<br />
Međutim, s obzirom na složenost takvih modela u literaturi još uvijek dominiraju<br />
empirijske i poluempirijske teorije koje se baziraju na pretpostavci da je pronos<br />
riječnog nanosa kvazideterministički proces koji se može opisati odgovarajućim<br />
srednjim vrijednostima koje karakteriziraju riječni tok, nanos i korito.<br />
Vučeni se nanos kreće po dnu i pokosu klizanja, kotrljanjem i skakutanjem, dok se<br />
lebdeći nanos pronosi po cijelom presjeku toka kao suspenzija, pri čemu je brzina<br />
kretanja suspenzije vrlo bliska brzini vode.<br />
Način kretanja pojedinih frakcija riječnog nanosa bitno ovisi od trenutnih<br />
hidrauličkih osobina toka, tako da se jedna te ista frakcija u razdoblju malih voda<br />
ponaša kao vučeni nanos, a u razdoblju velikih voda kao koritoformirajući lebdeći<br />
nanos.<br />
Krupnoća nanosa i zastupljenost pojedinih frakcija zrna u ukupnoj smjesi određuje<br />
se prosijavanjem kroz sita različitih dimenzija okana, na osnovi čega se definira<br />
granulometrijska krivulja nanosa.<br />
Mada je pojmovno reklativno lagano razlikovati vučeni od lebdećeg nanosa,<br />
povlačenje granulometrijske granice nije nimalo jednostavno, jer ta granica bitno<br />
ovisi o vremenski promjenjivoj jačini riječnog toka. Ipak, u grubo se može reći da<br />
je granica oko 0.1-1.0 mm, što uglavnom odgovara sitnom i srednjekrupnom<br />
pijesku.<br />
Pronos vučenog nanosa<br />
U hidrauličkoj su praksi aktualna dva pristupa problemu pokretanja vučenog<br />
nanosa, izražena preko:<br />
20
1- kriterija kritične vučne sile na jedinicu površine, odnosno kriterija kritičnih<br />
(pridnenih) posmičnih naprezanja, τocr [Nm -2 ],<br />
2- kriterij kritične pridnene brzine, vocr [ms -1 ].<br />
1- Kriterij kritične vučne sile na jedinicu površine definiran je s vrijednošću vučne<br />
sile kojom se ne smije doseći vrijednost kritičnih posmičnih naprezanja, τocr, kod<br />
kojih dolazi do pokretanja čestica materijala u kojem je formirano korito.<br />
Veličina ovih naprezanja prema Meyer-Peteru i Muller (1948, 1949) dana je<br />
izrazom:<br />
τ ocr<br />
= const<br />
( ρ − ρ)<br />
gd<br />
n<br />
gdje su:<br />
≈<br />
0,<br />
047<br />
ρn – gustoća mase nanosa, obično 2650 [kgm -3 ],<br />
ρ - gustoća mase vode, [kgm -3 ],<br />
g – ubrzanje polja sile teže, [ms -2 ],<br />
d – srednji promjer zrna nanosa, [m], definiran izrazom:<br />
100<br />
1 ⎛<br />
d = ⎜<br />
100 ⎜ ∫ d<br />
⎝ 0<br />
idpi<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
Gdje je di srednji promjer frakcije zrna s težinskim učešćem dpi [%]. Obično je ⎯d<br />
= d50 – d75.<br />
Do pokretanja nanosa dolazi kad je τo > τocr<br />
Veličina posmičnih naprezanja τo :<br />
τ =<br />
0<br />
c f<br />
ρv<br />
2<br />
gdje su nove oznake:<br />
2<br />
cf – lokalni koeficjent otpora trenja, [1]<br />
v – brzina slobodnog strujanja, [ms -1 ].<br />
Ako se iz gornjeg izraza izluči brzina, v, i uvrsti u Chezyevu formulu dobijemo:<br />
21
τ 0 = ρgRIE<br />
gdje su :<br />
R – hidrulički radijus, [m],<br />
IE – hidraulički pad, [1].<br />
- kriterij kritične brzine postavljen je tako da pridnena brzina ne smije doseći<br />
vrijednost kritične brzine kod koje dolazi do pokretanja čestica materijala u kojemu<br />
je formirano korito.<br />
Veličina kritične brzine, vocr, je opširno analizirana u ruskoj literaturi odakle se<br />
navodi formula Gončarova (1954) koja glasi:<br />
v<br />
ocr<br />
=<br />
2(<br />
ρ − ρ)<br />
n<br />
3,<br />
5ρ<br />
gd<br />
⎛ 8,<br />
8h<br />
⎞<br />
log⎜<br />
⎟<br />
⎜ ⎟<br />
⎝ d 90 ⎠<br />
gdje su, uz prethodno uvedene oznake:<br />
⎯h – srednja dubina, [m],<br />
d90 – promjer zrna nanosa koji odgovara 90 [%] frakciji, [m].<br />
Do pokretanja nanosa dolazi kada je:<br />
v > vocr<br />
Uz mogućnost dobivanja kritičnih posmičnih naprezanja, vrijednost kritičnih<br />
posmičnih naprezanja i kritične brzine određene su za razne materijale<br />
eksperimentalno i dostupne su u literaturi.<br />
Tako su npr. u tablici prikazane vrijednosti kritičnih posmičnih naprezanja τocr , i<br />
kritične brzine vocr<br />
22
Razlika između preporučenih vrijednosti za τocr i vocr prikazanih u tablici<br />
(eksperimentalnog karaktera) i onih koje bi se dobile primjenom izraza Mayer –<br />
Petera i Gončarova (poluempirijskog karaktera), posljedica su odstupanja teorijskih<br />
postavki od prirodnih uvjeta u većoj mjeri respektiranih eksperimentom.<br />
Pronos vučenog nanosa moguće je hidraulički proračunom približno odrediti<br />
primjenom nekog od brojnih izraza empirijskog ili poluempirijskog karaktera.<br />
Tako npr. u europskoj literaturi se najčešće susreće, a u praksi koristi, Mayer –<br />
Peterov izraz elementaran (maseni) pronos vučenog (suhog) nanosa, qv [kgm -1 s -1 ],<br />
koji glasi:<br />
⎛ ρ ⎞<br />
qv =<br />
τ<br />
⎝ ⎠<br />
3 1<br />
− − 1<br />
3<br />
2 2 n<br />
0, 25 ρ ⎜<br />
0 ocr<br />
0 − ocr<br />
ρ n ρ ⎟<br />
− g<br />
U ovome je izrazu vrijednost τo:<br />
τ = ρgRI<br />
0<br />
gdje su:<br />
E<br />
Qn<br />
Q<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
nr<br />
⎞<br />
⎟<br />
n ⎠<br />
3<br />
2<br />
( τ −τ<br />
) 2 = 0,<br />
04(<br />
τ )2<br />
Qn – protok djelom korita u kojemu se pronosi vučeni nanos,<br />
[m 3 s -1 ],<br />
Q – ukupan protok, [m 3 s -1 ],<br />
n – (opći) Manningov koeficjent hrapavosti [m -1/3 s],<br />
nr – koef. hrapavosti koji se javlja uslijed samih zrnaca, [m -1/3 s],<br />
definiran izrazom:<br />
1<br />
6<br />
( d90)<br />
nr =<br />
26<br />
Da bi se dobio ukupan pronos vučenog nanosa poprečnim presjekom korita, Nv<br />
[kgs -1 ], potrebno je vrijednost elementarnog pronosa nanosa, qv, pomnožiti sa<br />
širinom pojasa vučenog nanosa, bs [m], dakle:<br />
3<br />
23
N = q<br />
v<br />
v<br />
b<br />
s<br />
Širina pojasa vučenja nanosa može se odrediti jedino mjerenjem u prirodi, uz<br />
napomenu da i ona ovisi o hidrološko-hidrauličkom režimu u vodotoku. U<br />
proračunima se ponekad uzima da je približno jednaka širini vodnog lica za malu<br />
vodu, što je gruba aproksimacija.<br />
Pronos lebdećeg nanosa<br />
Vrlo je složen proces koji do danas još uvijek nije u potpunosti teorijski objašnjen.<br />
Međutim, s obzirom na značajnu ulogu lebdećeg nanosa u razvoju riječnog korita,<br />
riječna hidraulika (uz manje ili veće aproksimacije) pruža mogućnosti za<br />
određivanje dva osnovna parametra režima lebdećeg nanosa:<br />
(1) masene koncentracije lebdećeg nanosa, Cl [kgm -3 ],<br />
(2) ukupnog (masenog) pronosa lebdećeg nanosa, Nl [kgs -1 ],<br />
odnosno transportne sposobnosti riječnog toka.<br />
(1) Za određivanje masene koncentracije Cl [kgm -3 ], u<br />
praktičnim se proračunima vrlo često koristi sljedeći izraz:<br />
gdje su:<br />
C l<br />
3 ⎛ ν<br />
= η ⎜<br />
⎝ Rw<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
η - parametar [kgs 2 m -4 ], koji se za većinu izraza gornjeg tipa<br />
uzima konstantnim, najčešće s vrijednošću 0.024 [kgs 2 m -4 ],<br />
mada je složena funkcija turbulentnih karakteristika toka,<br />
ν – srednja profilska brzina, [ms -1 ],<br />
R – hidraulički radijus, [m],<br />
⎯w – srednja hidraulička krupnoća, [ms -1 ].<br />
Hidraulička krupnoća, w, se definira kao brzina taloženja zrna nanosa u mirnoj<br />
vodi.<br />
24
U praktičnim se problemima srednja hidrulička krupnoća, ⎯w, određuje tako da se<br />
uzorak suspendiranog nanosa prilikom prosijavanja podjeli na n frakcija, a potom<br />
se izračuna srednja hidraulička krupnoća, wi, i-te frakcije:<br />
1<br />
w i = +<br />
2<br />
( wi1<br />
wi<br />
2<br />
)<br />
Gdje su wi1<br />
i wi2 hidrauličke krupnoće<br />
za trajanje vrijednosti promjera čestica<br />
i-te frakcije.<br />
Na osnovi vrijednosti srednjih hidrauličkih krupnoća pojedinih frakcija izračunava<br />
se srednja hidraulička krupnoća ukupnog lebdećeg nanosa prema izrazu:<br />
w<br />
1<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
i=<br />
n<br />
= ∑ wi<br />
pi<br />
100 i= 1<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
gdje je pi [%] težinsko učešće i-te frakcije.<br />
(2) pronos lebdećeg nanosa, Nl [kgs -1 ], određuje se na<br />
25
Nl l =<br />
C Q<br />
osnovi poznate koncentracije nanosa, Cl, i protoka,<br />
Q [m 3 s -1 ], za koju se računa pronos lebdećeg nanosa:<br />
26
MATERIJALI ZA IZVEDBU REGULACIJSKIH GRAĐEVINA<br />
Najopćenitija podjela materijala moguća je prema njihovom porijeklu (postanku)<br />
na:<br />
(1) prirodne materijale,<br />
(2) umjetne materijale (sintetičke materijale).<br />
(1) Prirodni materijali se primjenjuju u svom prirodnom obliku u kakvom se nalaze<br />
u prirodi, uz (u načelu) nevelik trošak ljudskog rada u njihovoj primjeni za<br />
ugradnju.<br />
(2) Umjetni materijali su proizvod ljudskog rada. Uglavnom se proizvode industrijski.<br />
Upotrebljavaju se u svom osnovnom obliku ili se pojavljuju u građevinskim<br />
prefabrikatima.<br />
Osnovna načela kod izbora određenog materijala za izvedbu neke regulacijske gradnje<br />
jesu:<br />
(a) da materijal posjeduje sve one (prvenstveno fizikalne i mehaničke) osobine koje su<br />
nužne s obzirom na uvjete u kojima će se materijal nalaziti nakon ugradnje<br />
(postojanost na fizikalne, kemijske i biološke utjecaje, postojanost na mraz, poroznost,<br />
stišljivost, hidrofobnost i hidrofilnost, gipkost, žilavost, tlačna i vlačna čvrstoća,<br />
tvrdoća, otpornost na habanje),<br />
(b) da se lako ugrađuje,<br />
(c) da je jeftin, što zbog dostupnosti iziskuje primjenu prirodnih priručnih materijala.<br />
Zato je zbog preferiranja upotrebe prirodnih materijala u praksi regulacija prirodnih<br />
vodotoka razvijeno više specijalnih načina njihovog korištenja.<br />
PRIRODNI MATERIJALI<br />
Za izvedbu regulacijskih građevina od prirodnih materijala se najčešće koriste:<br />
(1) kamen,<br />
(2) šljunak i pjesak,<br />
(3) glina, ilovača i drugi zemljani materijali,<br />
(4) materijali biljnog porijekla.<br />
29
(1) Kamen se kod izvedbe regulacijskih građevina uglavnom koristi u (a) lomljenom, (b)<br />
drobljenom i (c) mljevenom obliku.<br />
Lomljeni kamen se obično koristi za izradu obaloutvrda i zidanih kamenih pregrada, a<br />
drobljeni i mljeveni za izradu betona, asfaltnih mješavina i filtarskih slojeva. Mljeveni<br />
kamen se koristi i za pripremu morta.<br />
30
Od kamena se prvenstveno zahtjeva da bude što veće gustoće, čvrstoće i tvrdoće,<br />
hidrofoban, otporan na mraz i habanje, postojan na kemijske utjecaje, te lako<br />
obradiv. S obzirom na ove zahtjeve najpodesniji je kamen magmatskog<br />
(eruptivnog) porijekla, mada se koristi i kamen sedimentnog porijekla (vezani<br />
sedimenti).<br />
Prije ugradnje obavezno je ispitivanje kvalitete kamena prema važećim<br />
standardima.<br />
(2) Šljunak i pijesak su čvrste čestice mineralnog (kvarcnog ili krečnjačkog)<br />
sastava, čija je klasifikacija prema krupnoći zrna (sitni, srednji i krupni).<br />
Ovisno o vrsti građevine, šljunak i pijesak se mogu upotrebljavati kao mješavina<br />
zatečena u prirodnom stanju ili se ta mješavina separira u frakcije koje se potom<br />
koriste za točno određenu namjenu. Također je poželjno da ovaj materijal prije<br />
korištenja bude ispiranjem oslobođen od organskih primjesa.<br />
Zbog dobrih fizikalnih i mehaničkih osobina i otpornosti na kemijske utjecaje<br />
šljunak i pijesak se prvenstveno koriste kao agregat za beton, mort (pijesak) i razne<br />
asfaltne mješavine, a u kombinaciji s drugim materijalima i za izvedbu nasutih<br />
regulacijskih građevina, te za izvedbu konstrukcijskih elemenata regulacijskih<br />
gradnji (npr. za tamponski i filtarski sloj).<br />
Širokoj primjeni šljunka i pijeska kod regulacija aluvijalnih vodotoka doprinosi i<br />
blizina nalazišta (u koritu i dolini vodotoka), što ga čini relativno jeftinim. Dodatne<br />
osobine, kao što su (a) lako ravnomjerno razastiranje, (b) dobro ispunjenje<br />
šupljina, (c) brzo slijeganje i (d) relativno mala stišljivost, također čine ovaj<br />
materijal vrlo podobnim za primjenu u regulacijama.<br />
Obavezno ispitivanje kvalitete pijeska i šljunka prije njihove primjene obavlja se<br />
prema važećim standardima.<br />
(3) Glina, ilovača i drugi zemljani materijali anorganskog sastava se u regulacijama<br />
najčešće koriste za gradnju nasutih objekata (nasipa, nasutih pregrada i brana). Ovisno<br />
o konstrukcijskom rješenju nasutog objekata od ovih materijala može biti izvedeno<br />
cijelo tijelo objekata ili dio.<br />
(a) Glina se, s obzirom na praktičnu vodonepropusnost, obično koristi za izvedbu<br />
vodonepropusnih dijelova nasipnih građevina čije je tijelo izvedeno od vodopropusnih<br />
materijala (kamena, šljunka).<br />
33
Osnovna<br />
pretpostavka kvalitetne izvedbe vodonepropusnog glinenog sloja je njena<br />
optimalna vlažnost kod ugradnje. Ovisno o osobinama gline optimalna vlažnost se<br />
pretežno kreće od 18 do 20 [%], što je potrebno utvrditi za svaki konkretni slučaj.<br />
(b)<br />
Ilovača je širok i geomehanički nedefiniran pojam koji se odnosi na tla koja u<br />
različitim postocima sadrže čestice gline, pijeska i prašine. Stoga ovisno o sastavu,<br />
ilovača može biti dobar ili loš materijal, tako da je uvijek potrebno ispitati njenu<br />
podobnost za predviđeni tip gradnje.<br />
Općenito,<br />
ilovača u regulacijama ima isto područje primjene kao i glina.<br />
34
(c) Od zemljanih materijala značajno područje primjene u regulacijama ima<br />
humus. Koristi se za humusiranje nasipnih objekata i obalnih pokosa korita.<br />
Zasijava se različitim vrstama trava. Međutim, budući da se trava ne može duže<br />
vrijeme održati pod vodom, humusiranje se uglavnom primjenjuje u zoni vodnih<br />
nivoa s ukupnim godišnjim trajanjem do 30 dana.<br />
(4) Materijale biljnog porijekla čine:<br />
(a) drvo,<br />
(b) raslinje.<br />
(a) Drvo se u regulacijama koristi kao:<br />
(a1) posječena stabla,<br />
(a2) piloti,<br />
(a3) obla, tesana, cijepana i rezana građa,<br />
(a4) pruće ili šiblje,<br />
(a5) kolje.<br />
Najčešće se koriste hrast, brijest, bor, ariš i bukva.<br />
Za drvo se zahtijeva da bude trajno, žilavo, gipko i da je otporno na štetno<br />
djelovanje insekata i gljivica.<br />
35
Trajnost drveta je gotovo neograničena ako je drvo ili stalno na čistom i suhom zraku ili u<br />
vodi zasićeno od insekata i gljivica. No, u regulacijama je trajnost drveta zbog čestih<br />
oscilacija vodnih razina dosta ograničena (hrasta oko 20 godina, brijesta 18, bora 12, a<br />
bukve svega 2 do 3 godine).<br />
(a1)<br />
Posječena stabla, zajedno sa krošnjom ili njezinim dijelovima, koriste se za<br />
privremenu zaštitu dijelova korita vodotoka na mjestima njegove izrazite izloženosti<br />
erozijskom djelovanju vode ili za usporavanje vode i izazivanje zasipanja nanosom<br />
dubljih dijelova riječnog korita.<br />
Zaštita<br />
ugroženih dijelova korita posječenim stablima postiže se potapanjem stabala ili<br />
dijelova krošnje, (slika), čime se usporava tok, smanjuje erozijsko djelovanje vode i<br />
omogućuje odlaganje nanosa.<br />
Radi<br />
eliminiranja isplivavanja stabla se na donjem kraju otežavaju utezima.<br />
36
(a2) Piloti se u regulacijama najčešće koriste za izvedbu različitih tipova<br />
obaloutvrda i međupera.<br />
(a3) Obla, tesana, cijepana i rezana građa se naširoko koristi za izvedbu više vrsta<br />
regulacijskih gradnji u riječnom koritu (obaloutvrda, rešetkastih građevina,<br />
specijalnih regulacijskih građevina za izazivanje umjetne poprečne cirkulacije).<br />
(a4) Pruće se zbog relativne jeftinoće, elastičnosti i lakoće ugradnje veoma često<br />
koristi kod izvedbe regulacijskih građevina.<br />
37
Za primjenu u regulacijama pruće treba biti vitko, svježe i ravno, s optimalnom<br />
debljinom 3 do 4 [cm] na debljem kraju. Najčešće se dobiva od mladica i sadnji<br />
vrba, lijeski, breza, jasika, joha, topola i jablana. Optimalna starost pruća je od 1 do<br />
3 godine. Sječe se nakon vegetacijskog razdoblja, ali dok su još u stabljikama<br />
prisutni sokovi. Preporuča se koristiti odmah nakon sječe.<br />
(a5) Kolje se koristi različitih dimenzija, ovisno o namjeni (za pričvršćivanje pletera,<br />
fašina, tonjača). Uglavnom je debljine 5 do 15 [cm], duljine 0.7 do 3.0 [m]. Najbolje je<br />
jelovo i vrbovo kolje, naročito kada je poželjno da se kolje pobijeno u vlažno tlo<br />
ukorijeni.<br />
(b) Raslinje se uvjetno naziva živim materijalom. Koristi se za zaštitu obalnih pokosa,<br />
nasipa i drugih dijelova korita izloženih erozijskom djelovanju vode. Uz funkcijonalne<br />
razloge primjenjuje se i za postizanje estetskih efekata regulacija.<br />
U tom se cilju najčešće koristi:<br />
(b1) zatravnjenje,<br />
(b2) busen,<br />
(b3) trska,<br />
(b4) sadnice,<br />
(b5) pleter.<br />
(b1) Zatravnjenjem obalnih pokosa i nasipa povezuje se spletom korijenja trave<br />
površinski sloj u obliku žive obloge koja se bolje odupire eroziji od nevezanog tla.<br />
Travnati pokrivač može izdržati posmična naprezanja do 20 (30) [N m -2 ], pod uvjetom da<br />
nije dulje izložen djelovanju vode. Stoga se kod prirodnih vodotoka zatravnjenje može<br />
koristiti za zaštitu inundacija i obalnih pokosa iznad razina voda duljeg trajanja.<br />
Zasijavanje se obavlja u proljeće, a zasijano tlo treba vlažiti dok se trava ne ukorijeni i<br />
razvije. Održava se redovitom kosidbom.<br />
(b2) Busenom se postiže zatravnjenjem umjesto sjetvom. Posebno se koristi ako nema<br />
dovoljno vremena da se do nadolaska voda razvije zasijani travni pokrivač.<br />
Dobiva se rezanjem tratina posebnim nožem paralelopipede, veličine 30*30*10 [cm].<br />
Oblaganje busenom može se provesti na nekoliko načina. Prema položaju trave<br />
razlikujemo načine:<br />
(i) s polaganjem trave izvana (pljoštimice),<br />
(ii) s polaganjem trave iznutra.<br />
(i) U prvom slučaju, busen se polaže zbijeno (priljubljen jedan uz drugog), kao šahovska<br />
ploča, križno ili u prugama. Tada se međuprostori ispune plodnim tlom i zasiju travom.<br />
Neovisno o načinu polaganja uvijek treba paziti da reške budu koso prema struji vode pod<br />
38
kutom od oko 45 [ o ] , kako bi se, dok busen još nije srastao, spriječilo ispiranja tla iz<br />
priljubnica.<br />
Svaki se busen pričvrsti u tlo s 2 do 3 drvena kolčića, debljine oko 2.5 [cm] i duljine oko<br />
30 [cm].<br />
(ii) U drugom slučaju, moguće je polaganje busena u horizontalnim redovima, okomito na<br />
pokos ili pod kutom α/2 prema horizontali, gdje je α [ o ] kut nagiba pokosa.<br />
Spojnice se s vanjske strane ispune plodnom zemljom.<br />
Pri ovakvom načinu oblaganja svaki se treći do četvrti busen pričvrsti za tlo drvenim<br />
kolčićima debljine oko 3 [cm] i duljine 35 do 40 [cm].<br />
(b3) Trskom se obale zaštićuju od erozijskog djelovanja valova. Stabljike i lišće trske<br />
ublažavaju udar vode i, smanjujući brzinu, izazivaju taloženje sitnijeg nanosa.<br />
Primjena trske je naročito pogodna za zaštitu obalnih pokosa od abrazije na plovnim<br />
vodotocima, jer disipiraju energiju valova izazvanih plovilima.<br />
(b4) Sadnicama vrbe, lijeske, jasike, johe i topole postiže se zaštita površina ugroženih<br />
erozijskom djelovanju vode.<br />
Najčešće se koriste vrbove sadnice koje se dobivaju sječenjem vrbovog<br />
šiblja u rano proljeće. Debljina sadnica je oko 2 [cm], a duljina 0.4 do 1.0 [m].<br />
Sadnice se mogu saditi:<br />
(i) u rupe,<br />
(ii) u rovove,<br />
(iii) u kružne jame.<br />
39
(i) U prvom slučaju, slika (a), sadnice se sade pobadanjem u rupe, dubine oko 30 [cm],<br />
izbušene u tlu pomoću željeznog šiljka. Nakon polaganja, pri čemu barem dva do tri<br />
izdanka (oka) trebaju biti iznad zemlje, oko sadnica se lagano nabija zemlja.<br />
Sadnja se najčešće obavlja u šahovskom rasporedu sa sadnicama posađenim u redovima<br />
koji su položeni koso prema struji vode. Obično se na 1 [m 2 ] sadi 6 do 7 sadnica.<br />
(ii) U drugom slučaju sadnice se sade u rovove koji mogu biti međusobno<br />
paralelni, slika (b), ili križni, s razmakom 2 do 2.5 [m], i postavljeni također koso<br />
prema struji vode.<br />
(iii) U trećem slučaju, slika (c), sadnice se sade po obodu kružne jame polumjera, r<br />
= 0.6 do 1.0 [m]. Jame se kopaju tako da im se središta nalaze na sjecištima<br />
pravaca vučenim koso prema struji vode. Razmak pravca je 2.5 do 3 polumjera<br />
jame.<br />
Kod svakog od prikazanih načina sadnje razmak sadnica ovisi o vrsti sadnice, a za<br />
vrbu iznosi najmanje 15 [cm].<br />
Sadnice treba redovito sjeći pri zemlji, čim pruće naraste 4 do 5 [m], tako da tlo<br />
bude zaštićeno žbunjem.<br />
Ova vrsta raslinja se uglavnom primjenjuju u zoni korita od razine srednje do<br />
razine srednje velike vode, tj. u zoni vode od 40 do 8 [%] ukupnog godišnjeg<br />
trajanja.<br />
40
(b5) Pleterom se također postiže zaštita obalnih pokosa od erozijskog djelovanja<br />
vode.<br />
Najčešće se izvodi od vrbovog kolja i pruća u međusobno paralelnim redovima<br />
razmaknutim 0.5 do 1.0 [m] i postavljenim koso prema struji vode, slika (a).<br />
Tzv. obični pleter, slika (a), izvodi se na taj način da se kolje promjera 6 do 15<br />
[cm] i duljine 1.5 [m] pobije se na međusobnoj udaljenosti 30 do 50 [cm], tako da<br />
viri iznad tla 50 do 60 [cm]. Kolje treba biti svježe i s izdancima da bi se primilo.<br />
Između pobijenog kolja upliće se, s preklapanjem, svježe vrbovo pruće debljine do<br />
2 [cm]. Nakon što je završeno uplitanje pruća, kolje se još malo pobije da bi se<br />
pleter bolje učvrstio.<br />
Čvršći se pleter dobije ako se redovi izvedu križno tako da formiraju pregrade<br />
veličine 0.5*0.5 [m]. Pregrade se mogu humusirati i zasijati travom ili se pak, u<br />
slučaju većih brzina toka, ispune krupnijim šljunkom ili tucanikom, slika (b).<br />
Takav pleter zovemo križni pleter.<br />
Također se jedan od boljih pletera dobije ako se svježe pruće od kojeg se radi<br />
pleter pobode svojim debljim krajem u tlo. Na taj se način dobije živi pleter s<br />
koljem, slika (c).<br />
41
Ako<br />
je brzina vode relativno mala, izrađuje se tvz. lagani živi pleter bez kolja, u<br />
obliku saća, slika (d1), ili žive pletenice, slika (d2).<br />
1.<br />
UMJETNI MATERIJALI<br />
U regulacijama se od umjetnih materijala najčešće koriste:<br />
(1)<br />
lagani i obični beton (pumpani, valjani, mlazni, prefabriciranih<br />
elemenata),<br />
(2) metali<br />
(čelik),<br />
(3) plastične mase ( folije, užad),<br />
(4) keramički materijali,<br />
(5) opeka,<br />
(6) anorganska<br />
veziva (građevinsko vapno, cement),<br />
(7) organska veziva (katran, bitumen),<br />
(8) asfaltne mješavine.<br />
Dakle,<br />
uglavnom se radi o klasičnim materijalima čija je primjena već dokazana u<br />
građevinarstvu.<br />
Naročito<br />
široku primjenu u regulacijskim gradnjama ima beton, kao dominantan<br />
građevinski materijal ovog stoljeća. Primjenjuje se u različitim uvjetima sredine i<br />
za različite namjene.<br />
42
Bujična erozija u fluvioglacijalnom materijalu (Log pod Mangartom-Slovenija)<br />
Regulacija na pritoci rijeke Soče - (Log pod Mangartom-Slovenija)<br />
43
IZRAĐIVANJE ZA IZVEDBU REGULACIJSKIH GRAĐEVINA<br />
Od prethodno opisanih prirodnih i umjetnih materijala tradicionalno se izrađuju<br />
neke specifične izrađevine (prefabrikati) koje se koriste kao konstrukcijski<br />
elementi prilikom izvedbe regulacijskih građevina.<br />
U praksi kao najčešće susrećemo:<br />
(1) pletenice,<br />
(2) fašine,<br />
(3) kobe,<br />
(4) tonjače (punjene fašine),<br />
(5) punjene valjke,<br />
(6) punjene košare,<br />
(7) platna,<br />
(8) gabione,<br />
(9) fašinske jastuke (fašinske madrace),<br />
(10) Wolfove (1886) odboje.<br />
(1) Pletenice se koriste umjesto užadi i žice za vezivanje drugih građevina. Pletu se<br />
od svježeg i vitkog pruća, duljine 4 do 5 [m], tako da se najprije upletu najmanje tri<br />
pruta u osnovnu pletenicu, a zatim se po tri osnovne pletenice upletu u konačnu<br />
pletenicu.<br />
(2) Fašinama nazivamo snopove pruća, duljine 3.0 do 4.0[m], debljine 0.30 do 0.35<br />
[m], povezane žicom.<br />
Rade se na postoljima od kolja pobijenog u zemlju. Povezuju se užetom, žicom ili<br />
prućem, pošto se snop stegne lancem za stezanje. Prvi povez se postavlja na<br />
44
udaljenosti od ruba 0.30 do 0.35 [m], a ostali povezi na međusobnoj udaljenosti<br />
0.70 do 0.85 [m].<br />
Kraće su fašine bolje od dugačkih, jer se kod kraćih pruće ne mora nastavljati. Kod<br />
fašina u kojima se pruće nastavlja, svaki prut mora proći kroz najmanje dva<br />
poveza.<br />
(3) Kobe su fašinski snopići promjera 10 do 20 [cm] i duljine 10.0 do 40.0 [m].<br />
Rade se kao i fašine. Služe za pričvršćivanje i spajanje običnih fašina.<br />
Kobe<br />
45
(4) Tonjače. Da bi fašine tonule u vodu mogu se izvoditi s ispunom ili jezgrom od<br />
kamena (tucanika) ili krupnog šljunka i tada se nazivaju tonjače.<br />
Tonjače se izrađuju na drvnom postolju. Ono se sastoji od uzdužno položenih<br />
greda na kojima leže poprečni pragovi u kojima su koso učvršćena dva kolca.<br />
Između kolca se na postolje ravnomjerno razastre pruće u debljini oko 10 [cm]. Na<br />
pruće se naspe 0.5 do 0.7 [m 3 ] tucanika ili krupnog šljunka po dužnom metru<br />
tonjače. Nasuta ispuna se opet pokrije prućem, a nakon toga se fašina steže lancem<br />
pomoću poluga na krajevima lanca. Istodobno se po fašini tuče drvenim batom da<br />
bi se ispuna jednoličnije rasporedila i bolje kompaktirala. Lancem stegnuta fašina<br />
povezuje se žicom debljine 3 [mm]. Povezivanje se izvodi na razmacima 0.6 do 0.7<br />
[m].<br />
Ako se za izradu tonjača želi koristiti agregat (sitni šljunak) koji može biti ispran u<br />
vodi, tada se radi platno od pruća i slame, debljine cca 10 [cm] (pruće 7 do 8 [cm],<br />
slama 2 do 3 [cm]), na koje se naspe sloj agregata od 6 do 15 [cm]. Platno i ispuna<br />
se zamotaju i uvežu u tonjaču.<br />
Tonjače izvedene od krupnog agregata imaju promjer 1.1 do 1.2 [m], a od sitnog<br />
0.7 do 1.6 [m]. duljina im nije ograničena i ovisi o potrebi.<br />
46
Primjena tonjača je u regulacijskim gradnjama vrlo značajna, jer su one veoma<br />
otporne na pokretnu silu vode i dosta su elastične, tako da se lako prilagođuju<br />
različitim oblicima dna i obala korita vodotoka.<br />
(5) Punjeni valjci se dobiju ako se tonjače rade kao samostalni elementi duljine 3.5<br />
do 6.0 [m].<br />
(6) Punjene košare. Na sličan način poput punjenih valjaka mogu se napraviti i<br />
različiti oblici punjenih košara.<br />
(7)<br />
Platna. Za zaštitu dijelova korita, naročito obalnih pokosa, izrađuju se slijedeće<br />
vrste platna:<br />
(a)<br />
platna od fašina,<br />
(b) platna od pruća,<br />
47
(c) pletena platna.<br />
(a)<br />
Platna od fašina izvode se na način da se pruće žicom povezuje u snopove kao<br />
kod izrade fašina, slika (a), s tim da se žica ne prekida, nego se s neprekidnom<br />
žicom povezuju snopovi.<br />
48
Tako se može izraditi platno proizvoljnih tlocrtnih dimenzija i debljina, koje se za<br />
potrebe transporta savija u valjkaste forme i prenosi na mjesto ugradnje, gdje se<br />
razastire i učvršćuju uglavnom kobama.<br />
(b) Platna od pruća se mogu izvesti na dva osnovna načina.<br />
Prvi način je da se upotrebi žičana mreža na koju se ravnomjerno razastire tanji<br />
sloj pruća. Pruće se zatim na više mjesta žicom povezuje za mrežu.<br />
Drugi se način sastoji u tome da se umjesto žičane mreže koristi žica i drvene<br />
motke (koje čine platno nesavitljivim u smjeru postavljanja motki), slika (b).<br />
Povezivati se može razastrto pruće, slika (b1), ili tanji snopići, slika (b2).<br />
(c) Pletena platna se pletu od pruća, a zbog neprenosivosti se izvode na mjestu<br />
ugradnje.<br />
Način pletenja ovog platna prikazan je na slici (c). Uzme se svježe i vitko pruće,<br />
duljine 3 do 4 [m], koje se s deblje strane do polovice očisti od grančica i zašilji.<br />
Zatim se snopići od po tri pruta naizmjenično zabadaju u kobu po redoslijedu kako<br />
je označeno na slici (c1). Koba je pričvršćena koljem na gornjem kraju pokosa na<br />
koji se platno ugrađuje, dok se pruće upliće prema dolje s grančicama okrenutim<br />
niz pokos.<br />
Kada je prvi dupli red pruća pobijen u kobu, upliće se drugi red prema shemi<br />
prikazanoj na slici (c2). Analogno slijede i ostali redovi sve do završetka platna.<br />
Platno se završava kobom koja se pruža po cijelom obodu platna i koljem pričvrsti<br />
u tlo. Radi bolje povezanosti i učvršćenja obodni se redovi platna dodatno vežu<br />
žicom za kobu, a i cijelo se platno može proplesti žicom privezanom za kolje, slika<br />
(c3).<br />
(9) Gabioni su žičane košare ispunjene krupnim šljunkom ili kamenom.<br />
Kostur košare se izrađuje od žice promjera 4 do 5 [mm]. Oko kostura se opleće<br />
pocinčana ili plastična mreža, promjera niti 2 do 3 [mm]. Veličina okana ovisi o<br />
krupnoći ispune i rijetko prelazi 15 [cm].<br />
49
Žičane košare se najčešće izvode kao paralelopipedi, slika, ili cilindri (u kom<br />
slučaju treba manje žice za kostur) različitih dimenzija. Međutim, duljina im<br />
rijetko prelazi 6.0 [m].<br />
50
(9) Fašinski jastuci su velika paralelopipedna tijela duljine 12.0 do 100.0 [m],<br />
širine 6.0 do 20.0 [m] i debljine 1.0 do 1.5 [m], izrađena od fašina ili granja.<br />
Primjenjuju se kao posteljica ili temelj regulacijskih građevina u koritu vodotoka<br />
na mjestima gdje je tlo, s obzirom na tip regulacijske građevine, slabo nosivo.<br />
Fašinski jastuci se izvode na splavi ili blago nagnutoj obali.<br />
51
Na poravnatoj i blago nagnutoj obali (nagiba ≈1:10) najprije se izvodi drveno<br />
postolje od podložnih pragova i na njih, okomito na pružanje obale, uzdužno<br />
postavljenih greda. Grede se učvršćuju za pragove klinovima, a služe kao drvene<br />
tračnice na koje se postavljaju valjci za spuštanje jastuka. Valjci se pridržavaju<br />
koljem da se otkotrljaju. Na valjke se postavljaju talpe koje čine platformu za<br />
izradu jastuka. Talpe se povezuju žicom za kolje pobijenom po višem terenu, da ne<br />
bi kliznule po valjcima. Na postolje se najprije, u uzdužnom i okomitom smjeru na<br />
obalu, razapne žica debljine barem 5 [mm], tako da se formira žičana mreža s<br />
kvadratnim oknima veličine 0.8 do 1.0 [m]. Na mjestima križanja, žice se dodatno<br />
povezuju tanjom žicom i vežu za kolje. Ta će žica kasnije poslužiti da se naslagane<br />
fašine stegnu u kompaktnu cjelinu (jastuk).<br />
Iznad žičane mreže slažu se fašine u tri do četiri sloja i to tako da im deblji krajevi<br />
budu postavljeni po rubu jastuka. Nakon polaganja prvog reda fašina, polaže se<br />
drugi red, poprečno na prvi i tako redom do potrebne duljine jastuka.<br />
Na gornju stranu jastuka ponovo se razapne žičana mreža kao na podlozi. Umjesto<br />
žičane mreže mogu se s gornje i donje strane križno postaviti kobe.<br />
Kad je jastuk čvrsto povezan, na njegovu se površinu križno pobija pleter, tako da<br />
se dobiju kvadratni pretinci veličine 1.2*1.2 [m]. Nakon toga se uklanja kolje i<br />
laganim otpuštanjem poveza uz kolje jastuk se postepeno spušta u vodu.<br />
Spušteni jastuk prihvaćaju tegljenice natovarene kamenjem koje će služiti kao<br />
balast za potapanje jastuka na željenom mjestu.<br />
Na narednoj slici prikazan je sastav od četiri tegljenice i između njih pričvršćenim<br />
jastukom. Sastav se u tom rasporedu otegli na mjesto potapanja jastuka. Prije<br />
potapanja jastuka tegljenice se čvrsto usidre kako bi čitav sastav bio nepomičan.<br />
Tome doprinose i grede položene na tegljenice. Njihova je osnovna funkcija da se<br />
na njih ovjesi jastuk, te se tako ovješeni polagano spušta na predviđeno mjesto.<br />
52
Potapanje jastuka postiže se ubacivanjem kamenja iz tegljenica u pretince. Radi<br />
ravnomjernog potapanja jastuka potrebno je i ravnomjerno ubacivanje kamenog<br />
materijala u pretince.<br />
(10) Wolfovi odboji su specifične izrađevine od fašina i drvenih pilota. Piloti su na<br />
donjem (zašiljenom) kraju, radi lakšeg pobijanja u dno riječnog korita, često<br />
ojačani željeznim šiljkom.<br />
Mogu se izvesti sa jednim redom pilota (jednoredni) ili s dva reda (dvoredni).<br />
Primjena jednorednih odboja je primjerena manjim brzinama i dubinama, a<br />
dvorednih većim brzinama i dubinama.<br />
53
Na pobijene se pilote pričvršćuju fašine koje svojim slobodnim krajem lebde i<br />
vibriraju u vodi, uzrokujući usporavanje toka i odlaganje (kolmiranje)<br />
suspendiranog nanosa.<br />
Postavljeni u nizu, po nekom sistemu, Wolfovi odboji čine pomoćne regulacijske<br />
građevine s primarnom funkcijom izazivanja taloženja (odlaganja) nanosa, kako bi<br />
se nakon toga na tim mjestima izvodile glavne regulacijske građevine, ali sada<br />
mnogo manjih proporcija nego li u slučaju da odlaganje nanosa nije izvršeno.<br />
Zbog jednostavne konstrukcije, lagane izvebe, niske cijene i vrlo dobrog<br />
funkcionalnog učinka, Wolfovi odboji se često primjenjuju i imaju prednost pred<br />
izvedbom složenijih i skupljih protočnih objekata.<br />
Ipak, s njihovom primjenom valja biti dosta obazriv, jer ove građevine u<br />
specifičnim hidrauličkim uvjetima mogu izazvati i suprotni učinak, tj. eroziju<br />
korita na dijelovima gdje se želi postići naplavljivanje.<br />
54