Transcript Kraljevo poplave - modelovanje

Poplave,
modelovanje
sistema
dr Boris Vakanjac
dr Vesna – Ristić Vakanjac
mr Miloš Ninković
I deo
Globalno zagrevanje
Globalno zagrevanje - posledice

Početkom godine Ujedinjene Nacije su prezentovale i dale mogući scenario
dešavanja na planeti i mogući scenario događaja usled klimatskih promena.

Vremenska linija je od 2010 do 2200 godine.
Do 2012 godine : Svetska proizvodnja nafte dostignuće svoj vrhunac u periodu 2008
do 2018 godine i pokrenu će ujedno globalnu recesiju. Nedostatak hrane i povećanje
cena osnovnih prehrambenih proizvoda pokrenuće konflikte između nacija oko
osnovnih resursa.




Do 2020 godine: Sve češće iznenadne poplave širom evrope. Manje
padavina tokom godine i više sušnih dana uticaće na poljoprivredu,
smanjiće prinose i do 50 procenata.
Do 2030 godine: Skoro je 18 procenata od ukupnih svetskih koralnih
grebena uništeno, kao direktna posledica klimatskih promena i posledica
nastalih usled ekološke neuravnoteženosti. Neke vrste su
nestale a neophodnesu u lancu ishrane i ceo biodiverzitet je narušen.
Do 2040 godine: Arktičko more ostaće bez leda preko leta, dok će preko
zime dubina leda biti drastično smanjena. Po nekim naučnicima ovo se
možda može dogoditi od 2060 do 2105 godine.
http://ekospark.com/info/03_sos_info/sos_info/globalno_zagrevanje_posledice/globalno_zagrevanje_posledice.html
Globalno zagrevanje - posledice









Do 2050 godine: Smanjenje većih glečera od 30 do 70 procenata, kao i dovodjenje
skoro jedne četvrtine biljnih i životinjskih vrsta ( kičmenjaka ) na ivicu istrebljenja.
Do 2070 godine: Toplija, suvlja klima vodi do smanjenja kišnih perioda i povećanih
sušnih perioda što direktno utiče na smanjenje proizvodnje električne energije.
Do 2080 godine: Nedostatak vode za piće mogao bi da ugrozi i do tri milijarde ljudi, a
to dovodi i do dodatnih 600 miliona ljudi koji bi mogli da se suoče sa nedostatkom
hrane.
Do 2085 godine: Rizik da čak do 3 milijarde ljudi bude suočeno sa nedostatkom
hrane (bolest denga). Nestašica hrane uticaće na stvaranje političke krize širih
razmera.
Do 2100 godine: Četvrtina svih vrsta biljaka i životinja a to znači više od milion biće
dovedeno do samog istrebljenja. Ubrzano smanjenje biodiverziteta je još
jedna direktna posledica klimatskih promena.
U narednih 200 godina dan će na planeti biti kraći za 0.12 milisekundi, kao posledica
porasta temperature. Objašnjenje:
Okeani se šire prema polovima i ubrzavaju Zemljinu rotaciju.
Topljenje permafrosta u Sibiru
Oslobađanje metana iz klatrata sa dna okeana
http://ekospark.com/info/03_sos_info/sos_info/globalno_zagrevanje_posledice/globalno_zagrevanje_posledice.html
Klimatske promene u Srbiji

Na inicijativu profesora Liceja Vladimira
Jakšića godine 1856 u 20 gradova
tadašnje Srbije počela je sa radom
dobro organizovana mreža
meteoroloških stanica, Tokom 1857.
godine mreža je proširena sa 7 novih
osmatračkim mesta, što je u to doba
predstavljalo najgušću mrežu u
tadašnjoj Evropi. Redovna
meteorološka merenja započeta su
znatno ranije od strane profesora
Jakšića koji je od 1. januara 1848
godine u Beogradu na svom imanju na
Senjaku postavio odgovarajuće
instrumente i otpočeo sa redovnim
merenjima i osmatranjima temperature,
vlažnosti, padavina, vetra i vazdušnog
pritiska. Nakon njegove smrti njegove
ćerke Milica i Olga su nastavile sa
merenjima pomenutih klimatskih
parametara.
http://www.rts.rs/upload/storyBoxImageData/2014/04/24/16309813/vladimir%20jaksic.jpg
Klimatske promene u Srbiji
16
Prema Agenciji za zaštitu
životne sredine Srbije,
temperature rastu i u Srbiji, a
posebno u poslednjih 15
godina. Mnogi primeri i
dokazi su ovo potvrdili. Jedan
od dokaza da se klimatske
promene dešavaju i u okviru
Srbije su analize postojećih
nizova osmatranja
padavina/temperatura na više
do 700 osmatračkih mesta.
12
10
y = 0.0099x - 7.4591
8
6
4
2
0
1940
1950
1960
1970
1980
1990
2000
2010
godine
14
Srednje godisnja temperatura vazduha Tsr (oC)

Srednje godisnja temperatura vazduha Tsr (oC)
14
12
10
y = 0.0146x - 18.211
8
6
4
2
0
1940
1950
1960
1970
1980
godina
1990
2000
2010
Globalno zagrevanje - predviđanja
Prema rezultatima istraživanja koje je sprovela Evropska agencija za životnu sredinu,
Beograd će u budućnosti biti jedan od najtoplijih glavnih gradova u Evropi i imaće
najviše tropskih dana u godini.
Prema tom istraživanju, srpska prestonica će između 2071. i 2100. imati čak 50
tropskih dana godišnje sa minimalnim noćnim temperaturama od 25, a dnevnim
35 stepeni Celzijusovih. Suša i poplave u Srbiji su neminovnost. Evropska
agencija navodi da je razlog za porast temperature globalno zagrevanje, ali i
emisija otrovnih gasova, kao i geografska pozicija zemlje.
Pozivajući se na zvanične podatke iz 2006, oni navode da Srbija u odnosu na broj
stanovnika i veličinu teritorije nema dovoljno zelenih površina i voda, koje bi bar do neke
mere mogle da rashlade urbana područja, što će dodatno pojačati trend porasta letnjih
temperatura. Kod nas će se te promene najviše osetiti u Vojvodini, Beogradu i većem
delu Šumadije. Klimatski efekti neće zaobići ni naše susede. Prema tom istraživanju,
toplotni udar očekuje i istok Hrvatske, ali i delove Rumunije i Bugarske. Sudeći prema
mapama, leti ćemo moći da se rashladimo samo na severu i severozapadu Evrope.
http://www.agroservis.rs/drugi-pisu-alo-katastrofalna-predvidanja-zbog-globalnog-zagrevanja
Globalno zagrevanje - predviđanja
Zime će biti sa velikim količinama snega i veoma niskim temperaturama.
Obimne kišne i snežne padavine pratiće velike poplave, a potom i dugi sušni
periodi. Pored poljoprivrednih kultura, ugrožen je i ceo biljni i životinjski svet .
http://www.agroservis.rs/drugi-pisu-alo-katastrofalna-predvidanja-zbog-globalnog-zagrevanja
Globalno zagrevanje - predviđanja






Na osnovu pomenutih analiza trenda temperatura vazduha i padavina, na teritoriji
Srbije očekivana dešavanja do kraja ovog veka su sledeća:
Na godišnjem nivou očekuju se sumarne padavine koje će biti znatno više ili niže,
odnosno srednje višegodišnja vrednost padavina se neće drastično promeniti ali
srednje kvadratno odstupanje će imati znatno veću vrednost. Kao posledica ovoga
slučajevi suša i poplava će biti sve češći i ozbiljnijih razmera. Ovo će imati
velikog uticaja na sve vodoprivredne grane a na prvom mestu snabdevanje vodom
stanovništva i stoke.
Voda za piće, industrijsku i poljoprivrednu upotrebu, postaće oskudna, jer će
predviđeni porast temperature usloviti veće isparavanje, što će još više ugrožavati
resurse voda.
U mnogim područjima, porast temperature i suša ograničiće poljoprivrednu
proizvodnju, koja je još uvek jedan od najvažnijih sektora srpske ekonomije.
Očekuje se smanjenje snežnog prekrivača i dužine zimskog perioda, što će uticati na
unutargodišnju raspodelu oticaja površinskih vodotoka kao i isticanja podzemnih
voda
Šumski požari će biti češći i ozbiljnijih razmera.
CC WaterS Project
II deo
Osnove modelovanja
Tipovi modela





U praksi koriste se sledeće vrste modela:
Fizički modeli (modeli objekata) su modeli koji predstavljaju
proporcionalno umanjen trodimenzionalni prikaz istražnog
područja;
Analogni modeli – to su modeli kojima se opisuje strujanje
podzemnih voda pomoću diferencijalnih jednačina koje
opisuju taj npr. strujni tok.
Hibridni modeli – modeli koji su nastali kombinovanjem
predhodno navedenih modela i primene kompjutera;
Matemetički (numerički) modeli – predstavljaju skup
matematičkih jednačina kojima se opisuju analizirani procesi u
hidrogeološkoj sredini.
Tipovi modela



Deterministički modeli – to su modeli sa fiksnim
ulaznim podacima;
Stohastički modeli – modeli koji se karakterišu
mogućnošću simulacije i prognoze određenih
procesa tokom vremena, ali se ne analiziraju
uslovi u datoj sredini;
Statistički (probabilistički) modeli su modeli koji
kao osnovu koriste slučajne veličine, pri čemu je
glavni pokazatelj neke pojave verovatnoća.
Modelovanje podzemnih voda
Modeliranje u modernoj hidrogeologiji podrazumeva
matematičke, uglavnom numeričke modele koji nastoje da
opišu kompleksnu stensku sredinu i tečenje podzemnih voda
tako što podele ceo hidrogeološki sistem (jedan ili više izdani –
akvifera i slabo propusnih slojeva akvitarda) na veliki broj malih
trodimenzionalnih ćelija (cells) i zatim reše osnovnu jednačinu
tečenja podzemnih voda za svaku ćeliju. Prevedeno na
matematički jezik, numerički model tečenja podzemnih voda je
sistem sa n jednačina (gde n odgovara broju ćelija) sa isto toliko
Nepoznatih. Ovaj sistem jednačina se rešava primenom
komjuterskog programa na tzv. numerički način (odatle i naziv
numerički modeli). Odnosno diferencijalne jednačine se zamenjuju
konačnim razlikama u slučaju tzv. modela konačnih razlika
(“finnite differences models”)
Krešič, Vujasinović, Matić, Remedijacija podzemnih voda i geosredine
Nakpoznatiji model konačnih razlika je Modflow, razvijen u USGS
od strane McDonald-a i Harbaugh-a, 1988. Modflow pripada grupi
“blok-centričnih” modela (block-centered) zato što se jednačina
tečenja odnosi na centar svakog bloka, tj. ćelije i reprezentuje
celokupni trodimenzionalni prostor čelije. Hidrodinamičko rešenje
Modflow-a se koristi i kao osnova za modeliranje zagađenja
podzemnih voda puten više programa koji su javnom domenu
SAD što znači da je njihova upotreba besplatna i neograničena.
Najpoznatiji su MT3D (Zheng i Wang 1999) i RT3D (Clement
1993).
Krešič, Vujasinović, Matić, Remedijacija podzemnih voda i geosredine
Šema blokova, “ćelija” za postavku diferencijalnih jednačina u programu Modflow, sa
Oznakama za redove (i), kolone (j) i slojeve (k), McDonald i Harbaugh 1988
Prevođenje konceptualnog u numerički model
Geometrija modela
Prevođenje konceptualnog u numerički model
Geometrija modela
Sistem diskretizacije za ravansko strujanje: Qul – doticaj, Qizl – oticaj, ΔV –
promena zapremine u vremenu Δt, Mi-1,j – debljina šematizovanog vodonosnog
sloja u ćeliji (i-1,j)
M. Pušić - Dinamika podzemnih voda
III deo
Poplave
Poplave



Poplave (velike vode) su najčešći tip prirodne (geološko
- hidrogeološke) opasnosti s najvećim brojem pogođenih
ljudi i uništenih materijalnih dobara.
Pod pojmom "velika voda" podrazumeva se stanje
vodnog režima, kada se vodostaj, odnosno proticaj reke
poveća i kada, skoro po pravilu, usled toga dolazi do
izlivanja vode iz osnovnog korita i plavljenja priobalnog
terena.
Porast nivoa, odnosno proticaja relativno je brz, da bi
nakon dostignutog maksimuma došlo do postepenog
opadanja vodostaja, odnosno proticaja.
Hidro-geološka karte Srbije 1 : 100 000
Geološka karta list Obrenovac
Hidro-geološka karta list Obrenovac
Poplave

Odgovarajući hidrogram, odnosno nivogram naziva
se poplavni talas, a stanje kada se voda izliva
naziva se poplava.

Maksimalna ordinata na nivogramu ili hidrogramu
predstavlja najveći dostignut vodostaj (Hmax) ili
proticaj (Qmax). U svakodnevnoj praksi, one se
identifikuju kao velike vode. Međutim, pod pojmom
velika voda treba obuhvatiti sve tri navedene pojave:
nadolazak, kulminaciju i opadanje poplavnog talasa.
Institut za vodoprivredu Jaroslav Černi
Poplave

Velike vode na rekama mogu se javiti kao posledica sledećih faktora:









Usled jakih kiša, tako da karakteristike poplavnog talasa
zavise od jačine, rasprostiranja, trajanja i pravca kretanja
kišnih doga|aja;
Od topljenja nagomilanog snega;
Usled rušenja pregrade koja je zbog odrona stvorila jezero;
Usled rušenja brana ili nasipa;
Usled pogrešnog rukovanja pokretnim ustavama na branama;
Usled promene vodnog režima na pritokama i izazivanja veštačke
koincidencije pojave velikih voda na glavnoj reci i pritokama;
Usled formiranja ledenih barijera na rekama;
Usled zaustavljanja i nagomilavanja drveta pri splavarenju i drugim
aktivnostima, odnosno zbog deponovanja krutog otpada
(nedovoljna propusna moć mostova - posebno na malim
vodotocima u urbanim zonama, i sl.), i
Usled pojave vetra na ušćima većih reka i mora (sa uticajem plime)
i dr.
Poplave

Delovanjem čoveka može da se promeni intenzitet
površinskog oticanja. Gradnjom (saobraćajnica, gradovi)
velike površine se prekrivaju nepropusnim materijalima,
što dovodi do toga da se značajno smanjuje infiltracija.
Poljoprivredna aktivnost - uklanjanje vegetacije (kao
fizičke prepreke oticanju ali i promena infiltracije) dovodi
do ubrzavanja erozije, a zapunjena korita reka mogu da
dovedu do češćih i jačih poplava.

Pošto nije moguće izbeći plavne ravnice, postoje različiti
pristupi kojima se može smanjiti opasnost od šteta
izazvanih poplavama. Osim određivanja zona opasnosti
od poplava i ograničavanja određenih tipova gradnje u
pojedinim zonama postoje posebni propisa za gradnju u
vodoplavnom području.
Poplave

Pri analizi dejstva akumulacija ili rečnih korita na
transformaciju poplavnih talasa, pored maksimalnog
proticaja, merodavni su zapremine poplavnih talasa,
kao i oblici hidrograma. Kako se hidrotehnički objekti
dimenzionišu sa ciljem da obezbede određenu sigurnost
nizvodnog područja, određivanje merodavne vrednosti
velike vode svodi se na definisanje maksimalnog
proticaja i hidrograma poplavnog talasa (po zapremini i
obliku) koji odgovara nekoj verovatnoći pojave, odnosno
povratnom periodu.
Institut za vodoprivredu Jaroslav Černi
Poplave

Povratni period je broj godina u kome se
očekuje da će vrednost x slučajne promenljive X
(vodostaj, proticaj, ...) javiti makar jednom u tom
iznosu ili je prevazići (biti veći). Na primer, ako
je sračunato da proticaju od 50 m3/s odgovara
vrednost funkcije raspodele 0.1, tada je povratni
period tog proticaja jednak 10 godina. Odnosno,
očekuje se da se proticaj od 50 m3/s ili veći od
njega javi bar jednom u 10 godina.
Poplave
Teorijski primer poplavnih zona rizika
Poplave, Beograd 2004
Poplave, Balkan 2014
http://3.bp.blogspot.com/-G4LTt851sgs/U36tEF7TwkI/AAAAAAAAkYQ/VERa4vh5q98/s1600/2014flooding.europe.and.serbia.jpg
Poplave, Srbija 2014
http://www.theglobeandmail.com/news/world/in-pictures-floods-iin-serbia-bosnia/article18744391/
Poplave, Srbija - Obrenovac 2014
http://time.com/110917/serbia-flood-satellite-images/
http://www.personalmag.rs/wp-content/uploads/2014/05/radarski-snimak-obrenovac.jpg
http://www.rgz.gov.rs/images_557/20140528_am8.jpg
http://www.personalmag.rs/tag/igis/
Modelovanje poplava Novi Sad
Modelovanje poplava Novi Sad 72m
Modelovanje poplava Novi Sad 74m
Modelovanje poplava Novi Sad
Modelovanje poplava Novi Sad
Modelovanje poplava Sremska Mitrovica
Modelovanje poplava Sremska Mitrovica 74m
Modelovanje poplava Sremska Mitrovica 76m
Modelovanje poplava Sremska Mitrovica (max hipotetički 82m)
Modelovanje poplava Šabac
Modelovanje poplava Šabac 72m
Modelovanje poplava Šabac 74m
Modelovanje poplava Šabac (max hipotetički 83m)
Hvala na pažnji