Intenziteti jakih kiša u Srbiji - Prof. dr Stevan J. Prohaska, Vladislava I. Bartoš-Divac, Anđelka R. Koprivica i suradnici

Publikacija „Inteziteti jakih kiša u Srbiji“, predstavlja najobimniju i jedinu monografiju koja analizira problematiku jakih kiša na celokupnom prostoru jedne države, kako u Srbiji, tako i na širim prostorima, odnosno susednim državama i koja je napisana sa namenom da prvenstveno bude svakodnevni priručnik za inženjere koji dominantno rešavaju zadatke vodoprivrednog planiranja, odnosno u svojim planiranjima i projektovanju kao jednu od ulaznih veličina koriste i podatke o vremenskim i prostornim karakteristikama padavina kao ključne komponente za analizu procesa oticanja i bilansa voda, ali i svim drugim inženjerima koji se bave problematikom vodnih resursa i vodoprivrede. Pošto je publikacija opširno obuhvatila problematiku analize kiša ona će sigurno moći biti korišćena ne samo u praktičnom inženjerskom radu nego i kao materijal za kvalitetno i široko obrazovanje u toj oblasti.

Knjiga je podeljena u osam sledećih poglavlja uz izuzetno veliki broj priloga grupisanih u 19 tematski podeljenih celina:

1. Uvod
2. Proces formiranja oblaka i nastanka padavina
3. Merenje padavina
4. Obrada padavina
4.1 Osnovna obrada rezultata merenja
4.2 Redukcione krive kiša jakog intenziteta
4.3 Definisanje zavisnosti: visina (intenzitet)-trajanje-povratni period (verovatnoća) kiše
4.4 Vremenska i prostorna raspodela kiša jakog intenziteta
5. Dosadašnje obrade pluviografskih traka u Srbiji
6. Nove obrade pluviografskih traka
6.1 Osnovni parametri kišnih epizoda sa maksimalnom sumom padavina
6.2 Obrada za period diskretizacije 1 sat
6.3 Obrada za različita trajanja kiše
7. GIS prezentacija rezultata najnovijih obrada pluviografskih traka u srbiji
7.1 Korišćenje gis tehnologije za automatsko određivanje karakteristika jakih kiša na teritoriji republike srbije
7.2 Procedura proračuna karakteristika jakih kiša
7.3 Proračun merodavnih intenziteta jakih kiša kratkih trajanja i oblika hijetograma kiše određenog trajanja u proizvoljnoj trački na teritoriji republike Srbije primenom gis softveraimer proračun redukcionih krivih i intenziteta kiša kratkih trajanja
8. Zaključak

U prvom poglavlju dat je sažet prikaz zadatka izrade monografije koji se može sažeti kao definiranje prostorne i vremenske raspodjele visina/inteziteta jakih kiša na teritoriji Srbije kao jednog od osnovnih ulaza u analizama čiji je zadatak planiranje i projektovanje vodoprivrednih objekata i sistema.

Drugo poglavlje ukratko se osvrće na osnovne principe procesa u atmosferi koji su važni za formiranje oblaka različitih vrsta i posljedično tome, principe nastanka padavina.

Treće poglavlje vrlo sažeto govori o problemima merenja padavina, odnosno merenja kiše i snega, kao dominantnih padavina koje učestvuju u formiranju procesa oticanja. Obzirom na zadatak monografije da se bavi analizom jakih kiša, odnosno kiša sa trajanjem manjim od jednog dana, istaknut je problem potrebe njihovog mjerenja automatskim registratorima. Kada su u pitanju mjerenja padavina trajanja kraćeg od jednog dana, ispravno je istaknut i problem njihovog merenja samo u toplom delu godine.

Četvrto poglavlje posvećeno je uvođenju u tzv. osnovne statističke obrade rezultata merenja padavina, kako pomoću kišomera, tako i pomoću pluviografa. U početku poglavlja objašnjavaju se osnovni pojmovi veličina koji su osnova za analize padavina u narednim poglavljima kao što su: sumarna visina padavina, intezitet padavina, srednji maksimalni intezitet, i dr. Obzirom na dominantno merenje jednodnevnih padavina/kiša običnim kišomjerom, u nastavku se objašnjava potreba uvođenja u analizu kiša i redukcionih krivih kiša (maksimalnih visina kiša, maksimalnog srednjeg inteziteta i minimalnog inteziteta kiša) koje u osnovi predstavljaju temelj za uspostavljanje odnosa kiša različitih trajanja kraćih od jednog dana i kiša trajanja jedan dan, što omogućava uspostavljanje zavisnosti odnosa visine/inteziteta kiše i trajanja kiše za lokacije na kojima su mjerene samo jednodnevne kiše. Nakon objašnjenja redukcionih krivih kiša, ukazuje se na glavni rezultat tzv. sekundarnih obrada kiša u formi dobro poznatih krivih/zavisnosti: visina/intezitet kiše - trajanje kiše - povratni period javljanja, koje predstavljaju jedan od ključnih ulaznih podataka u planiranju i projektovanju vodoprivrednih objekata i sistema. U nastavku se objašnjava potreba i procedure za definisanje prostorne i vremenske raspodele kiša jakog inteziteta preko zavisnosti integralnih bezdimenzionalnih visina kiše i bezdimenzionalnog vremena trajanja kiše, te zavisnosti prosečne visine kiše, odnosno koeficijenta redukcije kiše i vrednosti veličine slivne površine.

U petom poglavlju daje se istorijski pregled publikacija/elaborata čiji sadržaj se odnosni na problematiku analize jakih kiša u Srbiji, kao i ilustrativan pregled raspoloživih istorijskih nizova padavina koji su činili bazu za analize i proračune obavljene u ovoj monografiji.

Šesto poglavlje monografije predstavlja osnovu za izradu ključnog sedmog poglavlja ove monografije, odnosno u njemu su predstavljeni svi rezultati provedenih analiza jakih kiša na teritoriji Srbije sistematizirani u slijedeća tri podpoglavlja: Osnovni parametri kišnih epizoda sa maksimalnom sumom padavina, Obrada padavina sa diskretizacionim periodom od jednog sata i Obrada visina/inteziteta kiša za različita, analizirana trajanja kiša. Tako je u prvom delu/podpoglavlju, za sve analizirane kišomerne stanice, dat uporedni tabelarni pregled maksimalnih dnevnih padavina i padavina sa maksimalnim kišnim epizodama, kao i unutargodišnja zastupljenost broja dana sa maksimalnom sumom padavina i broja dana sa pojavom kišnih epizoda sa maksimalnom sumom padavina u vidu preglednih tabela i odgovarajućih grafičkih prikaza u formi histograma. Drugi deo ovog poglavlja predstavlja odgovarajuće tabelarne i grafičke prikaze bezdimenzionalnih krivih kišnih epizoda sa maksimalnom sumom padavina, prosječne učestalosti i kumulativne učestalosti kiša različitog trajanja sa odgovarajućim verovatnoćama tih razmatranih pojava. Rezultati prethodno pomenutih analiza urađeni su odvojeno za različite administrativne jedinice u Srbiji, kao i Srbiju u celini. Ovakva prezentacija rezultata je verovatno bila uslovljena zahtevom investitora monografije, iako bi sa stručnog aspekta daleko bio interesantniji pokušaj sistematizacije istih rezultata po nekom drugom kriterijumu, na primer karakterističnim klimatskim regionima.
Treći deo ovog poglavlja praktično se odnosi na rezultate analiza provedenih u prethodnim poglavljima za sva druga, u ovoj monografiji analizirana trajanja kiša od 10 do 1440 minuta, počevši od redukcionih krivih maksimalnih visina kiša, maksimalnog srednjeg inteziteta i minimalnog inteziteta kiša u tabelarnoj i grafičkoj formi pa do ordinata tzv. pomoćnih redukcionih krivih takođe prezentiranih po različitim administrativnim jedinicama.

Sedmo poglavlje sadrži opis osnovnih karakteristika i način korišćenja razvijenog software-a u GIS platformi za definiranje: (i) zavisnosti visina kiše/intezitet kiše - trajanje kiše - povratni period javljanja i (ii) odgovarajućih hijetograma kišnih epizoda za unaprijed odabrano trajanje kiše i vjerovatnoću/povratni period javljanja na bilo kojoj odabranoj tačci na teritoriji Srbije, bez obzira da li su na njoj u proteklom vremenu vršena mjerenja padavina. Obzirom na prethodno istaknutu namjenu monografije da ona prvenstveno bude svakodnevni priručnik za inženjere koji dominantno rešavaju zadatke vodoprivrednog planiranja i u tom rešavanju kao jedan od ulaznih parametara koriste podatke o kišama na određenom prostoru, ovo poglavlje se zaista može smatrati ključnim u smislu upotrebne vrednosti ove monografije. Naročito treba istaći činjenicu da su izuzetno obimni rezultati proračuna i analiza obavljenih u ovoj monografiji predstavljeni u vidu ilustrativnog i vrlo upotrebljivog seta GIS karata koje predstavljaju prostornu raspodjelu visina/inteziteta kiša različitih trajanja i povratnih perioda javljanja na teritoriji Srbije. Ilustrovani primer korištenja razvijenog software-a u određivanju zavisnosti visina/intezitet kiše-trajannje kiše-povratni period javljanja, te željenih hijetograma za selo Orlovat u Banatu, uistinu pokazuje jednostavnost njegovog korištenja za širok krug potencijalnih korisnika.
Monografija je bogato ilustrovana tabelama i slikama u okviru teksta. Rezultati svih analiza su, na 573 stranice, ilustrovani i potkrepljeni tabelarnim i grafičkim prilozima. Na samom kraju se nalaze 54 karte u GIS tehnici koje omogućavaju da se odrede karakteristike kratkotrajnih padavina bilo gde u Srbiji.

Kao što je poznato, kratkotrajne padavine predstavljaju polaznu osnovu za projektovanje, izgradnju i održavanje hidrotehničkih objekata (mostovi, propusti i sl.), kao i vodoprivrednih infrastrukturnih sistema (sistemi za odvodnjavanje, kanalizacioni sistemi, odvodnja aerodroma i autoputeva i td.). Može se konstatovati da kratkotrajne - intenzivne padavine predstavljaju prvorazredno pitanje sigurnosti i funkcionalnosti objekata i bezbednosti stanovniđtva i materijalnih dobara.

Sagledavanje relevantnih karakteristika predmetnih padavina vrši se na osnovu dugogodišnjih kontinualnih osmatranja i merenja padavina na način koji daje visine padavina u različitim vremenskim intervalima počev od nekoliko minuta do 24 sata (1.440 minuta) za različite verovatnoće pojave. Sa druge strane, osnovna karakteristika kratkotrajnih padavina je da obuhvataju relativno male površine. U datim uslovima bi bilo neophodno da se automatska kontinualna merenja vrše na velikom broju tačaka kako bi se obuhvatile kiše male rasprostranjenosti. Međutim, oprema za prikupljanje takve vrste podataka i njeno održavanje su relativno skupi, pa ni bogatija društva od našeg nisu u stanju da finansiraju formirajnje i održavanja tako guste mreže.

U navedenim uslovima u čitavom svetu je uvrežena praksa da se automatsko-kontinualno merenje padavina vrši na ograničenom broju lokacija, dok se paralelno koristi mreža mnogo brojnijih stanica za osmatranje padavina jednom dnevno (ili čak ređe). Korišćenjem određenih postupaka i procedura vrši se transpozicija rezultata merenja sa automatskih stanica na gušću mrežu i tako na čitavu teritoriju.

Obrade kratkotrajnih padavina u našoj zemlji vršene su u sklopu razvojnih hidrotehničkih i infrastrukturnih projekata. Metodologije rada su bile različite, a rezultati su se odnosili samo na određenu lokaciju. Do sada nisu učinjeni ozbiljniji pokušaji da se na sistematičan i sveobuhvatan način izvrši obrada padavina za teritoriju cele Srbije. Radi toga, u okviru izrade Vodoprivredne osnmove Srbije, pristupilo se kompleksnom sagledavanju karakteristika kratkotrajnih padavina (dužina kišnih epizoda, visina i intenzitet padavina, oblik hijetograma, verovatnoća pojave i dr.)
Osnovni cilj rada u ovoj Monografiji bio je da se, na bazi postojećih podataka sa 30 automatske (pluviografskih) stanica i 437 običnih padavinskuh stanica u Srbiji usposteve modeli i mehanizmi za određivanje relevantnih karakteristika kratkotrajnih padavina na bilo kojoj lokaciji u Srbiji određenoj geografskim koordinatama (X,Y). Da bi se ova ideja pretočila u koristan proizvod, na svih 30 pluviografskih stanica su definisane brojne karakteristike kratkotrajnih padavina kao što su visina kiše i njen intenzitet, kao i oblik hijetograma.
Obrade su provedene za sledeća trajanja kiše τ: 10, 20, 30, 60, 120, 360, 720, i 1.440 minuta, a dodatno su analizirane maksimalne dvodnevne i trodnevne padavine;
Za svaku stanicu i za svako trajanje kiše su definisane linije verovatnoća prevazilaženja, a sumarni pregledi i definitivne obrade su dati za karakteristične, u praksi najčešće korišćene verovatnoće P: 0,1; 1; 2; 5; 10 i 50%.
Uz pomoć redukcionih krivih ψ(τ), ψav(τ) i ψ'(τ) izvršeno je transformisanje relevantnih karakteristika kratkotrajnih kiša na bezdimenzionalne veličine i njihova regionalizacija. Povezivanjem ovih karakteristika definisanih za 30 automatskih pluviometrijskih stanica sa karakteritikama maksimalnih jednodnevnih padavina poznatih na 437 običnih kišomernih stanica, stvorena je osnova da se definišu svojstva kratkotrajnih kiša praktično na teritoriji čitave Srbije. Čitava procedura je stavljena u GIS i na taj način formirano 54 karte (6 verovatnoća X 9 trajanja kiše) na kojima su prikazani kišni intenziteti. Zahvaljujući GIS tehnologiji omogućeno je da se za bilo koju tačku u Srbiji, za koju se zadaju geografske koordinate (X,Y), mogu odrediti visine kiše - odnosno kišni intenziteti i raspored kiše u toku odabranog trajanja kišne epizode (τ) i željene verovatnoće P.

Na kraju obrade je pokazan primer za određivanje svojstava kratkih kiša za nekoliko odabranih patametara (τ) i P na lokaciji Orlovat. Dobijeni rezultati pokazuju dobro slaganje sa najbližom automatskom pluviometrijskom stanicom Zrenjanin.
Na osnovu prednjeg opisa može se zaključiti da su rezultati ove Monografije impresivni. Uprkos brojnim poteškoćama koje proističu iz različite dužine osmatranja i nedovoljne sistematizacije u prethodnim osnovnim obradama i organizacionih poteškoća, postignuti su ciljevi koje su obrađivači postavili u uvodnom delu Monografije. Takav zaključak sledi iz sledećih činjenica:

a) Prvi put posle Drugog svetskog rata na sistematičan i sveobuhvatan način izvšrna je obrada i analiza svih raspoloživih podataka i dobijeni su rezultati od interesa za veliki broj inženjerskih, projektanjtskih i komunalnih organizacija, kao i za potrebe državnih službi zaduženih za zaštitu stanovništva. To je zapravo i prvi poduhvat takve vrste u regiji;

b) Prezentirani rezultati omogućavaju da se za bilo koju tačku na teritoriji Srbije mogu odabrati karaketeristike padavina koje zadovoljavaju kriterijume neophodne i postavljene zahteve za projektovnje, održavanje ili pogon konkretnih inženjerskih i infrastrukturnih sistema. Zahvaljujući ogromnom uloženom trudu na sistematizaciji i sveobuhvatnoj analizi raspoloživih podataka, a uz pomoć razvijenog softvera u GIS tehnici, korišćemi rezultati u budućnosti neće presudno zavisiti od obrađivača i biće standardizovani.

Ovaj izvestilac smatra da rezultati bilo koje obrade ne mogu posedovati viši kvalitet i pouzdanost nego što su kvalitet i pouzdanost ulaznih podataka. U tom smislu snažno podržavam stav obrađivača da ovu Monografiju treba inovirati u narednih 10 -15 godina. U međuvremenu, državni organi i nadležne službe treba da ulože dodatni napor da se poveća obim i podigne kvalitet podataka na viši nivo, sa ciljem da inovirana Monografija obogati novim podacima i kvalitetom.
Imajući u vidu dobijene rezultate, kao i značaj i domete Monografije u celini, sa zadovoljstvom preporučujem da se ovo delo u celini štampa u predviđenom broju od 500 primeraka. Uveren sam da će ova Monografija biti od velike pomoći projektantima, rukovodiocima komunalnih službi. poljoprivrednih organizacija i državnih službi nadležmih za odbranu od poplava i zaštitu od elementarnih nepogoda. Na taj način Monografija će neosporno ostvariti pozitivan uticaj na sveukupan razvoj i optimalno funkcionisanje vodoprivrednih i infrastrukturnih sistema i efikasan rad državnih službi i organa.

Na osnovu svega prethodno iznešenog može se zaključiti da se radi o jednom važnom i kvalitetnom delu koje će obogatiti stručnu pa i naučnu literaturu iz jednog važnog hidrološkog područja. Shodno rečenom, korisno je ponoviti da će monografija biti korišćena ne samo u vodoprivrednoj praksi i od strane građevinskih inženjera, već će je koristiti i brojni drugi stručnjaci koji se u svom radu susreću sa problematikom analize kiša, odnosno pojavnosti vode u prirodi. Tu se prije svega misli na poljoprivredne stručnjake koji se bave navodnjavanjem i odvodnjavanjem te erozijom tla, inženjere šumarstva i još neke druge. Obzirom na poznate stavove mnogih projektanata u oblasti hidrotehnike pa i brojnih hidrologa da se na osnovu osmatranja dnevnih padavina može doći do zaključaka o svojstvima padavina kraćeg trajanja, što se u hidrološkoj praksi smatra vrlo nepouzdanom procedurom, ova monografija će pomoći da se takve procedure u budućoj projektantskoj praksi izbegavaju, pa i u potpunosti eliminišu. Dakle, može se konstatovati da je monografija kiša itekako vredan stručni i naučni poduhvat od velikog značaja za Republiku Srbiju, ali i koristan priručnik koji će svoju pravu vrednost tek potvrditi u svojoj širokoj inženjerskoj primeni.

Vodoprivreda Srbije uveliko je profitirala ovim izdanjem. Bez sumnje, stručna i naučna javnost Srbije je dobila vredno izdanje koje će koritiri kako aktivnoj, tako i budućim generacijama inženjera projektanata.

Recenzenti:
Dr Husno HRELJA, dipl.inž.građ.
Redovni profesor Građevinskog fakulteta, Univerziteta u Sarajevu za naučnu oblastHidrologija i Vodoprivreda
Dr Dragoslav Isailović, dipl. inž. građ.