Poplave, modelovanje sistema

1. Poplave, modelovanje sistema dr Boris Vakanjac dr Vesna – Ristić Vakanjac mr Miloš Ninković

2. I deoGlobalno zagrevanje

3. 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

4. Globalno zagrevanje - posledice Do 2050 godine: Smanjenjevećihglečeraod 30 do 70 procenata, kaoidovodjenjeskorojednečetvrtinebiljnihiživotinjskihvrsta ( kičmenjaka ) naivicuistrebljenja. 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: Četvrtinasvihvrstabiljakaiživotinja a to značivišeodmilionbićedovedeno do samogistrebljenja. Ubrzanosmanjenjebiodiverziteta je jošjednadirektnaposledicaklimatskihpromena. 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. Topljenjepermafrosta u Sibiru Oslobađanjemetanaizklatratasadnaokeana http://ekospark.com/info/03_sos_info/sos_info/globalno_zagrevanje_posledice/globalno_zagrevanje_posledice.html

5. 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

6. 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. Klimatske promene u Srbiji

7. Globalno zagrevanje - predviđanja Premarezultatimaistraživanjakoje je sprovelaEvropskaagencijazaživotnusredinu, Beograd će u budućnostibitijedanodnajtoplijihglavnihgradova u Evropiiimaćenajvišetropskihdana 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 nazvaničnepodatkeiz 2006, oninavodedaSrbija u odnosunabrojstanovnikaiveličinuteritorijenemadovoljnozelenihpovršinaivoda, koje bi bar do neke mere mogledarashladeurbanapodručja, štoćedodatnopojačati trend porastaletnjihtemperatura. Kodnasće se tepromenenajvišeosetiti u Vojvodini, BeograduivećemdeluŠumadije. Klimatskiefektinećezaobićininašesusede. Prema tom istraživanju, toplotniudaročekujeiistokHrvatske, aliideloveRumunijeiBugarske. Sudećipremamapama, letićemomoćida se rashladimosamonaseveruiseverozapaduEvrope. http://www.agroservis.rs/drugi-pisu-alo-katastrofalna-predvidanja-zbog-globalnog-zagrevanja

8. 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

9. 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

10. II deoOsnove modelovanja

12. 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.

13. 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.

15. 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

16. 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

17. Šema blokova, “ćelija” za postavku diferencijalnih jednačina u programu Modflow, sa Oznakama za redove (i), kolone (j) i slojeve (k), McDonald i Harbaugh 1988

18. Prevođenje konceptualnog u numerički model Geometrija modela

19. Prevođenje konceptualnog u numerički model Geometrija modela

20. 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

21. III deoPoplave

22. 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.

23. Hidro-geološka karte Srbije 1 : 100 000 Geološka karta list Obrenovac Hidro-geološka karta list Obrenovac

24. 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.

25. Institut za vodoprivredu Jaroslav Černi

26. 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.

27. Poplave • Delovanjem čovekamože 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.

28. 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.

29. Institut za vodoprivredu Jaroslav Černi

30. 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.

31. Poplave Teorijski primer poplavnih zona rizika

32. Poplave, Beograd 2004

33. Poplave, Balkan 2014 http://3.bp.blogspot.com/-G4LTt851sgs/U36tEF7TwkI/AAAAAAAAkYQ/VERa4vh5q98/s1600/2014flooding.europe.and.serbia.jpg

34. Poplave, Srbija 2014 http://www.theglobeandmail.com/news/world/in-pictures-floods-iin-serbia-bosnia/article18744391/

35. Poplave, Srbija - Obrenovac 2014 http://time.com/110917/serbia-flood-satellite-images/

36. http://www.personalmag.rs/wp-content/uploads/2014/05/radarski-snimak-obrenovac.jpghttp://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/

37. Modelovanje poplava Novi Sad

38. Modelovanje poplava Novi Sad 72m

39. Modelovanje poplava Novi Sad 74m

40. Modelovanje poplava Novi Sad

41. Modelovanje poplava Novi Sad

42. Modelovanje poplava Sremska Mitrovica

43. Modelovanje poplava Sremska Mitrovica 74m

44. Modelovanje poplava Sremska Mitrovica 76m

45. Modelovanje poplava Sremska Mitrovica (max hipotetički 82m)

46. Modelovanje poplava Šabac

47. Modelovanje poplava Šabac 72m

48. Modelovanje poplava Šabac 74m

49. Modelovanje poplava Šabac (max hipotetički 83m)

50. Hvala na pažnji