za gradbeništvo in geodezijo
DIPLOMSKA NALOGA
UNIVERZITETNI ŠTUDIJSKI PROGRAM PRVE STOPNJE VODARSTVO IN OKOLJSKO INŽENIRSTVO
Ljubljana, 2022
Hrbtna stran: 2022
LEA KOSTEVC
ANALIZA SPECIFIČNIH ZNAČILNIH PRETOKOV SLOVENSKIH REK
KOSTEVC LEA
gradbeništvo in geodezijo
Kandidat/-ka:
Mentor/-ica: Predsednik komisije:
Somentor/-ica:
Član komisije:
Ljubljana, _____________
Diplomska naloga št.:
Graduation thesis No.:
LEA KOSTEVC
ANALIZA SPECIFIČNIH ZNAČILNIH PRETOKOV SLOVENSKIH REK
ANALYSIS OF SPECIFIC CHARACTERISTIC FLOWS OF SLOVENIAN RIVERS
izr. prof. dr. Mojca Šraj asist dr. Mira Kobold
POPRAVKI – ERRATA
Stran z napako Vrstica z napako Namesto Naj bo
ZAHVALA
Za pomoč in nasvete pri nastajanju diplomske naloge, se iskreno zahvaljujem izr. prof. dr. Mojci Šraj in somentorici asist. dr. Miri Kobold.
Zahvaljujem se Agenciji RS za okolje za posredovanje podatkov o srednjih malih pretokih, srednjih pretokih ter visokovodnih konicah.
Posebna zahvala gre staršema, partnerju in otroku za vso moralno podporo in ter spodbudna dejanja v času študija in nastajanja diplomske naloge.
BIBLIOGRAFSKO-DOKUMENTACIJSKA STRAN IN IZVLEČEK
UDK: 532.533:556.53(043.2)
Avtor: Lea Kostevc
Mentor: izr. prof. dr. Mojca Šraj
Somentor: asist. dr. Mira Kobold
Naslov: Analiza specifičnih značilnih pretokov slovenskih rek Tip dokumenta: diplomsko delo – univerzitetni študij
Obseg in oprema: 32 str., 3 preg., 18 sl., 2 pril.
Ključne besede: pretok, značilni pretok, specifični pretok, statistična analiza, sezonskost, programsko orodje R
Izvleček
Podnebna spremenljivost pomembno vpliva in spreminja potek dogajanja v hidrološkem krogu. Vse dosedanje analize kažejo na to, kako pomembna so prizadevanja za prilagajanje novim podnebnim spremembam, kako lahko zgodnje zaznavanje hidroloških ekstremov in njihovo dobro poznavanje pripomore k boljši pripravljenosti strokovnih služb in s tem učinkovitejšim ukrepom.
Diplomsko delo obsega statistično analizo specifičnih značilnih pretokov slovenskih rek, in sicer srednjih malih, srednjih pretokov ter visokovodnih konic, za 58-letno obdobje (1960–2018). Analiza je narejena za 50 vodomernih postaj, zajetih v uradno mrežo vodomernih postaj, katere podatke o pretokih lahko prosto pridobimo na spletni strani Agencije Republike Slovenije za okolje (ARSO).
Glede na prikaz specifičnih značilnih vrednosti pretokov smo ugotovili, da imajo visokovodne konice na večini obravnavanih vodomernih postaj večji razpon vrednosti kot srednji mali in srednji pretoki.
Najbolj izrazito se to odraža pri srednjih pretokih, medtem ko so za visokovodne konice kot bolj mokri bolj izraziti jesenski meseci. Prostorsko gledano smo ugotovili, da so specifične vrednosti srednjih malih in srednjih pretokov razporejene po Sloveniji precej enakomerno, do razlik prihaja samo pri visokovodnih konicah. Pri srednjih malih in srednjih pretokih smo s pomočjo hierarhičnega razvrščanja vodomerne postaje razdelili v 5 skupin, pri visokovodnih konicah pa so se oblikovale 4 skupine. Za večino vodomernih postaj smo ugotovili, da sledijo dolgoletnemu povprečju, da so v poletnih mesecih zabeležene najnižje vrednosti podatkov, v nekaterih pomladnih in jesenskih mesecih pa so te vrednosti višje.
BIBLIOGRAPHIC-DOCUMENTALISTIC INFORMATION AND ABSTRACT
UDC: 532.533:556.53(043.2)
Author: Lea Kostevc
Supervisor: Assoc. Prof. Mojca Šraj, Ph.D.
Co-supervisor: Assist. Mira Kobold, Ph.D.
Title: Analysis of specific characteristic flows of Slovenian rivers Document type: Graduation Thesis – University studies
Notes: 32 p., 3 tab., 18 fig., 2 ann.
Keywords: flows, specific flows, characteristic flows, statistical analysis, seasonal, software R
Abstract
Climate variability has a significant impact on hydrological cycle and changes it. All of the analyses so far show the importance of efforts to adapt to new climate changes, how early detection and a good understanding of hydrological extremes can help to improve the preparedness of professional services and thus contribute to more effective actions.
The thesis includes a statistical analysis of specific characteristic discharges of Slovenian rivers, namely mean small, mean discharges and the highest discharges for a 58-year period (1960-2018). The analysis was performed for 50 water gauging stations belonging to the official network of water gauging stations, whose hydrometric flow data are freely available on the website of the Slovenian Environment Agency (ARSO).
When presenting the specific characteristic values of the discharges, we concluded that the highest discharges at most of the studied gauging stations have a larger range of values than the mean small and mean discharges. This is most evident for the mean discharges, while for the highest discharges the autumn months are more prominent as the wetter months. From the spatial perspective we can conclude that the indication for the specific values of the mean small and mean discharges is quite evenly distributed across Slovenia, with differences only for the highest discharges. In case of mean small and mean discharges we divided the gauging stations into 5 groups using hierarchical clustering, while for the highest discharges 4 groups were formed. Most gauging stations followed the long-term average, with the summer months recording the lowest data values and some spring and autumn months recording higher values.
KAZALO
POPRAVKI – ERRATA ... I ZAHVALA ... II BIBLIOGRAFSKO-DOKUMENTACIJSKA STRAN IN IZVLEČEK ... III BIBLIOGRAPHIC-DOCUMENTALISTIC INFORMATION AND ABSTRACT ... IV KAZALO ... V KAZALO SLIK ... VI KAZALO PREGLEDNIC ... VII
1 UVOD ... 1
1.1 Cilji diplomske naloge ... 2
2 TEORETIČNE OSNOVE ... 3
2.1 Vrste in definicije značilnih pretokov... 3
2.2 Rečni režimi ... 4
3 PODATKI IN METODE ... 6
3.1 Obravnavane postaje in vhodni podatki ... 6
3.2 Specifični odtok ... 9
3.3 Programski orodji R in RStudio ... 9
4 REZULTATI ... 11
4.1 Prikaz vrednosti značilnih pretokov sQnp, sQs in vQvk ... 11
4.2 Razmerja značilnih pretokov ... 13
4.3 Prikaz specifičnih vrednosti pretokov s pomočjo kart jakosti ... 18
5 ANALIZA IN RAZPRAVA ... 22
6 ZAKLJUČKI ... 29
VIRI ... 30
KAZALO SLIK
Slika 1: Primer hidrograma srednjih dnevnih pretokov za vodomerno postajo Litija ... 3
Slika 2: Mesečne vrednosti značilnih pretokov vodomerne postaje Litija za obdobje 1960-2018 ... 4
Slika 3: Izbrane vodomerne postaje za izračun specifičnih značilnih pretokov (ARSO, 2021c) ... 8
Slika 4: Grafični vmesnik RStudio ... 10
Slika 5: Prikaz vrednosti sQnp, sQs in vQvk za vodomerno postajo Gornja Radgona ... 12
Slika 6: Prikaz vrednosti sQnp, sQs in vQvk za vodomerno postajo Podbočje ... 13
Slika 7: Prikaz razmerja sQs/sQnp na karti Slovenije ... 15
Slika 8: Prikaz razmerja vQvk/sQnp na karti Slovenije ... 16
Slika 9: Razmerje med malimi (sQnp), srednjimi (sQs) ter velikimi (vQvk) pretoki glede na male pretoke (sQnp) za vodomerno postajo Gornja Radgona... 17
Slika 10: Razmerje med malimi (sQnp), srednjimi (sQs) ter velikimi (vQvk) pretoki glede na male pretoke (sQnp) za vodomerno postajo Vrhnika. ... 18
Slika 11: Karta jakosti za specifične vrednosti najmanjših mesečnih pretokov v obdobju (sQnp spec)19 Slika 12: Karta jakosti za specifične vrednosti srednjih mesečnih pretokov v obdobju (sQs spec) ... 20
Slika 13: Karta jakosti za specifične vrednosti visokih mesečnih pretokov v obdobju (vQvk spec) .... 21
Slika 14: Dendogram hierarhičnega razvrščanja srednjih malih mesečnih pretokov (sQnp_spec) ... 23
Slika 15: Prostorski prikaz razvrstitve vodomernih postaj na karti Slovenije za srednje male (sQnp) in srednje pretoke (sQs). Barva je vezana na pripadajočo skupino, razvidno iz slike 14. ... 24
Slika 16: Dendogram hierarhičnega razvrščanja srednjih mesečnih pretokov (sQs_spec) ... 25
Slika 17: Dendogram hierarhičnega razvrščanja visokovodnih konic (vQvk_spec) ... 27
Slika 18: Prostorski prikaz razvrstitve na karti Slovenije za visokovodne konice (vQvk). Barva je vezana na pripadajočo skupino, razvidno iz slike 17... 28
KAZALO PREGLEDNIC
Preglednica 1: Vodomerne postaje uporabljene v analizi ... 6 Preglednica 2: Primer uporabljenih podatkov za vodomerno postajo Gornja Radgona ... 9 Preglednica 3: Razmerja specifičnih značilnih pretokov za vse vodomerne postaje ... 13
»Ta stran je namenoma prazna.«
1 UVOD
Spremenljivost je ključna značilnost podnebja in hidroloških pojavov. Že v prejšnjem stoletju so se začele meritve in sistematično opazovanje, s katerimi spremembe tudi kvantificiramo. V pisnih virih zasledimo opise izrednih dogodkov iz preteklosti, o še starejših spremembah pa lahko sklepamo na podlagi morfoloških in geoloških podatkov. Čeprav so se hidrološka opazovanja pojavov začela že več sto let nazaj, so ta obdobja prekratka, da bi lahko sklepali o zanesljivosti redkih pojavov, ki imajo povratno dobo daljšo od sto let (Brilly in Šraj, 2005).
Analiza klimatskih podatkov, je dobila večjo težo s pojavom različnih mnenj o podnebnih spremembah, ki jih je povzročil človek s svojim brezskrbnim odnosom do narave. V zadnjih desetletjih se pojavlja vedno več podatkov o ekstremnih podnebnih pojavih in o pogostejših škodah, ki jih povzroča vreme.
Pogostost suš se v Sloveniji povečuje, kljub temu, da Slovenija spada med najbolj vodnate države Evrope in sveta (Cunja, 2019; Cunja in sod., 2019). Ko se pojavi znatno hidrološko neravnovesje, za katero je značilno pomanjkanje ali nezadostne količine padavin, govorimo o suši. Pomanjkanje vode, manjši pridelki, manjši pretoki vodotokov, zelo znižana gladina podzemne vode in majhna talna vlaga, so posledica porušenega ravnovesja (Sušnik in sod., 2013).
Prav tako so naravni pojav tudi poplave. Gre za najsilovitejši in hkrati najbolj uničujoč pojav na Zemlji, ki nastopi ob povečanem vodostaju v vodotoku, ob narasli strugi vodotoka, ko le ta poplavi bližnje območje. Ob povečanem vodostaju v zgornjem toku vodotoka erodirajo površje, v spodnjem toku pa ta material odlagajo (Frantar, 2008).
Zaradi podnebne raznolikosti v Sloveniji, je na nekaterih vodomernih postajah pričakovan obseg in pogostost poplavnih dogodkov večji kot na drugih. Zaradi lokalnih padavin je v Sloveniji zaznati povečanje hudourniških poplav. Analize v zadnjih letih kažejo, da se ekstremni poplavni dogodki pojavljajo pogosteje od leta 1990 (Kobold, 2011). Se pa v Sloveniji soočamo z naraščanjem števila poplav, ki povzročajo veliko škodo in celo smrtne žrtve (Oblak in sod., 2021).
Leta 1992 smo v Sloveniji zaznali kar dve večji odstopanji od dolgoletnega povprečja, izredno vroče in suho poletje - z dolgotrajno sušo z nizkimi vodami v avgustu in septembru, ter izjemno namočeno jesen.
Padavine so bile razporejene preko celotnega jesenskega obdobja, zato so se tla kmalu nasičila z vodo, tako da so imele vse naslednje padavine neposreden in hiter vpliv na površinske vodotoke. Kljub vsemu smo zaradi dobrega obveščanja in pravočasnega ukrepanja, posledice poplav zmanjšali na najnižjo mejo (Bat in Kolbezen, 1993).
Obdobje med letoma 2000 in 2003 lahko opišemo kot hidrološko sušno obdobje. Pomanjkanje vode je najbolj utrpela južna, vzhodna in severovzhodna Slovenija. Značilno za to obdobje je dolgotrajno neprekinjeno obdobje z malimi pretoki. Analize kažejo na izrazitejši poletni minimum, sušna obdobja v spomladanskih mesecih, ter visokimi vodami v jesenskih (Kobold in Sušnik, 2003).
18. septembra 2007 so močne in izrazite padavine, zajele območje zahodne, severozahodne ter severne Slovenije. Poleg razlivanja hudournikov so se zaradi nasičenih tal sprožili številni zemeljski plazovi,
pretoki so dosegli stoletne povratne dobe velikih pretokov, ujma pa je poleg ogromne gmotne škode, povzročila smrt šestih ljudi. To hidrološko dogajanje je posledica velikih intenzitet padavin na večinoma visokogorskih predelih, kjer je velik in hiter odtok padavin v vodotoke (Kobold, 2008).
V vrh ekstremnih dogodkov sodijo padavine med 17. in 19. septembrom 2010, ki so zajele skoraj celotno območje Slovenije, na Ljubljanskem barju, v Vipavski dolini, porečje Krke, spodnji tok Save ter kraška polja Notranjega in Dolenskega krasa. Poleg razsežnosti je ta dogodek zaznamovala izjemno velika količina padavin. V primerjavi s preteklimi poplavami je škoda, ki nastane, nedvomno večja, predvsem na poplavnih območjih, kjer se je urbanizacija zelo razširila. Človek bi se moral prilagajati temu pojavu, saj se moramo zavedati, da so poplave naravni pojav (Kobold, 2011).
Pravzaprav skoraj vsako leto v Sloveniji doživimo hidrološke ekstreme. Leto 2012 je bilo izjemno tako z vidika suše kot poplav. Sušo, ki je trajala od jeseni 2011, pa vse do konca septembra 2012, je prekinilo prvo močnejše deževje, katero je bilo najhujše na Vipavskem. Zaradi močnih padavin so vodotoki hitro narastli ter prestopili bregove in poplavljali. Naslednje padavine so 4. in 5. novembra zajele območje celotne Slovenije. Reke so že ob majhnih količinah začele hitro naraščati, kar je posledica predhodno namočenih tal in taljenja snega, ki je zapadel konec oktobra. Najhuje je bilo na območju reke Drave, saj je zaradi povečanega pritoka iz Avstrije Drava močno poplavljala v spodnjem toku v Sloveniji (Kobold, 2013).
Vse dosedanje analize kažejo na to kako pomembna so prizadevanja za prilagajanje novim podnebnim spremembam, kako lahko zgodnje zaznavanje hidroloških ekstremov ter opazovanje pripomore k boljši pripravljenosti strokovnih služb in s tem učinkovitejši zaščiti (Ščukovt, 2020; Zalokar et al, 2021).
Hidrološki ekstremi so silovitejši in pogostejši, zlasti v zadnjih desetletjih, zato je pomembno ozaveščanje prebivalstva.
1.1 Cilji diplomske naloge
Na specifične pretoke slovenskih rek vpliva podnebna spremenljivost. Različne analize so že pokazale upad pretokov v spomladanskih in poletnih mesecih ter presežke pretokov v jesenskih mesecih (Oblak, 2017; Oblak in sod., 2021). Trendi pretokov kažejo zmanjšanje vodnih količin srednjih in malih pretokov ter daljša obdobja malih pretokov, ki lahko vodijo v hidrološko sušo. Prav tako pa se kažejo tudi pogostejši in izrazitejši visokovodni ekstremi (ARSO, 2018; Oblak in sod., 2021).
Glede na vse dosedanje študije, je glavni cilj diplomske naloge analizirati regionalno raznolikost specifičnih značilnih pretokov v Sloveniji, izračunati razmerja med značilnimi pretoki in ugotoviti, kateri meseci so bolj suhi in kateri bolj mokri. V ta namen je v nalogi potrebno izdelati analizo specifičnih pretokov za srednje male, srednje in visokovodne konice pretokov, grafično prikazati dobljene rezultate in izračunati razmerja med statistikami.
2 TEORETIČNE OSNOVE
2.1 Vrste in definicije značilnih pretokov
Na vplivnem območju merskega profila, v odvisnosti od spremenjenih karakteristik prečnega in vzdolžnega profila, se pri določenem vodostaju skozi prečni prerez pretakajo različno velike količine vode. V Slovenije je mreža vodomernih postaj dobro razporejena in opremljena z vso potrebno opremo, kjer jo velika večina deluje avtomatsko in nemoteno. Vendar se lahko merilna mesta in oprema ob večjih ujmah poškodujejo, zaradi česar lahko prihaja do izpadov podatkov. Na spletni strani Agencije Republike Slovenije za okolje (ARSO), so podatki o vodostajih in pretokih prosto dostopni (ARSO, 2021a). Pri analizah moramo biti pozorni na vrste podatkov o pretokih oz. njihove oznake.
Podlaga za analizo pretokov površinskih voda sta hidrogram (sprememba pretoka v času) in krivulja trajanja. Ti dve orodji nam omogočata določanje različnih značilnih vrednosti pretokov. Označevanje pretokov je poenoteno, tako da se s Q označuje pretok vode v določenem prečnem prerezu vodotoka, s q se označuje specifični pretok – pretok na enoto prispevne površine vodotoka. Pred Q in q se doda »n«
za nizke pretoke, »v« za visoke pretoke ali »s« za srednje pretoke (Brilly in Šraj, 2005).
Na sliki 1 je prikazan primer hidrograma srednjih dnevnih pretokov za vodomerno postajo Litija za izbrano leto. Na sliki 2 pa so za isto postajo prikazane vrednosti značilnih pretokov za obdobje enega leta.
Slika 1: Primer hidrograma srednjih dnevnih pretokov za vodomerno postajo Litija
Slika 2: Mesečne vrednosti značilnih pretokov vodomerne postaje Litija za obdobje 1960-2018
Mrežo merilnih mest državnega hidrološkega monitoringa na rekah in jezerih vodi ARSO (ARSO,2021d). Mreža omogoča skladen in izčrpen pregled količinskega stanja površinskih voda in ostalih hidroloških parametrov. Na hidroloških merilnih mestih se kot osnovni parametri merijo višina vodne gladine, temperatura vode in pretok. Vsi podatki pridobljeni na merilnih mestih se kontrolirajo in strokovno obdelajo (Bat in sod., 2016). Na ARSO-vi spletni strani so objavljene preglednice, ki vsebujejo podatke o mesečnih in letnih pretokih ter temperaturi slovenskih rek in vodostajev. Mesečna povprečja so pridobljena iz arhivske baze hidroloških podatkov.
V nalogi smo obravnavali naslednje vrste pretokov:
sQnp – srednji mali pretok v mesecu / letu / obdobju
sQs – srednji pretok v mesecu / letu / obdobju
vQvk – največji veliki pretok v mesecu / letu / obdobju
Na podlagi večdnevnega trajanja sušnega obdobja, se v hidrološki praksi uveljavlja določanje malih voda, saj so nizki pretoki pod velikim vplivom izkoriščanja vodnih virov. Podatki pridobljeni na ta način, niso pod tako velikim vplivom izkoriščanja vode kot najmanjše trenutne ali dnevne vrednosti malih pretokov. V Sloveniji imamo v hidrološkem smislu, zelo dobre medsebojne soodvisnosti med posameznimi karakterističnimi vrednostmi, zato se lahko odločimo za katero koli karakteristično vrednost pretokov (Brilly in Šraj, 2005).
2.2 Rečni režimi
V zadnjem obdobju raziskave kažejo na spremembe pretočnih režimov. V največji meri so pretočni režimi odvisni od podnebnih dejavnikov. Bolj kot spremembe v količini padavin na letni ravni, so očitne sezonske spremembe količine padavin. Jesenski viški postajajo bolj izrazitejši, akumulacija padavin v
snežni odeji se zmanjšuje, prav tako je po vsej državi zaznati naraščanje temperature zraka (Kobold in sod., 2012).
Pod pojmom rečni režim razumemo nihanje vodnega stanja med letom, kar je izraz časovne razporeditve padavin, izhlapevanja, zadrževanja podzemne vode ter podobno. Režimi se določijo na podlagi izbranih merilnih mest, katera so enakomerno razporejena po celotni državi. V Sloveniji je ugotovljenih 5 tipov rečnih režimov, kateri so poimenovani po pokrajinski enoti ter glede na vodni vir, s katerim se reke napajajo (Frantar in sod., 2008):
Alpski snežno – dežni režim nastopi pri rekah, katerih pomemben delež porečja sega v visokogorje, ter imajo posebej izrazit vpliv taljenja snega. Pretočni višek nastopi maja, celo junija, ter oktobra ali novembra, najmanj vode nastopi februarja, saj se velik del zadržuje v snežni odeji in avgusta ali septembra, pri čemer govorimo o poletnem visokem izhlapevanju. V takšen režim sodijo Drava, Kamniška Bistrica, Mura, Sava Bohinjka, Sava pri Radovljici, Savinja pri Solčavi ter Soča pri Kršovcu.
Med alpski dežno – snežni režim uvrščamo Kokro, Mežo, Pako, Radoljno, Savo pri Šentjakobu, Litiji in Čatežu, Sočo pri Solkanu, Savinjo pri Nazarjah in Laškem. Takšen režim je značilen za reke, ki imajo večji delež porečja v alpskem sredogorju. Spomladanski in jesenski višek sta dokaj izenačena. Nižki pa nastopijo poleti in pozimi.
V skupino z dinarskim dežno – snežnim režimom sodijo reke dinarskega sveta Kolpa, Krka, Ljubljanica, Sora, Vipava, Idrijca. Spomladanski ter jesenski viški so pri tej skupini izenačeni, razlike med poletnimi in zimskimi nižki pa zelo izrazite.
Panonski dežno – snežni režim imamo na Dravinji, Ledavi, Mirni, Sotli, Temenici ter Voglajni.
Režim je značilen za reke po gričevjih in ravninah panonskega sveta.
V skupino rek s sredozemskim dežnim režimom pa sodijo Pivka, Reka in Rižana. Ta skupina je predvsem manjša in hkrati najbolj prostorsko homogena. Glavni višek nastopi novembra ali decembra, najmanj vode pa nastopi avgusta.
Razlike med rečnimi režimi se vse bolj zmanjšujejo na račun zmanjšanja snežnega zadržka ter povečane vloge poletnega izhlapevanja (Frantar in sod., 2008).
3 PODATKI IN METODE
3.1 Obravnavane postaje in vhodni podatki
Na značilne vrednosti pretokov zelo vpliva obdobje opazovanj analiziranega vzorca. Podatki o pretokih z različnimi obdobji opazovanj, med seboj niso primerljivi, jih pa v današnjem času lahko popravimo s korelacijo s prvo gorvodno ali dolvodno hidrološko postajo, z ustreznim obdobjem opazovanj. Zato je pri primerjanju podatkov potrebno določiti enotno obdobje za izračun značilnih vrednosti pretokov (Brilly in Šraj, 2005).
Na ARSO-vi spletni strani (ARSO, 2021b) so na voljo podatki o pretokih za posamezno vodomerno postajo. V nalogi smo obravnavali izbrano 58-letno obdobje (1960-2018). Pri nadaljnji obdelavi podatkov je bilo obravnavanih 50 delujočih vodomernih postaj, ki so razvrščeni po šifrantu ARSO glede na hidrografsko delitev Slovenije:
1000 Pomurje
2000 Podravje
3000 Sava ter pritoki Bohinjke in Dolinke
4000 Sava brez rek Ljubljanica, Savinja, Krka
5000 Ljubljanica
6000 Savinja
7000 Krka
8000 Soča, Vipava
9000 povodje Jadranskega morja brez Posočja
Metode izvajanja hidroloških meritev so se skozi čas spreminjale, prav tako so se spreminjale tudi lokacije meritev in s tem poimenovanja postaj. Seznam vodomernih postaj, uporabljenih v nalogi, s pripadajočo stacionažo ter površino zaledja je prikazan v preglednici 1, prav tako pa je na sliki 3 prikaz obravnavanih vodomernih postaj na karti Slovenije.
Preglednica 1: Vodomerne postaje uporabljene v analizi
Šifra Vodomerna postaja Vodotok F - površina
zaledja (km2) Stacionaža (km)
1 1060 Gornja Radgona I Mura 10197.2 106.64
2 1140 Pristava I Ščavnica 272.77 5.78
3 1220 Polana I Ledava 209.37 44.33
4 2250 Otiški Vrh I Meža 552.6 1.35
5 2652 Videm Dravinja 767.34 4.16
6 2754 Tržec Polskava 189.16 0.78
7 2900 Zamušani I Pesnica 479.76 9.86
8 3180 Podhom Radovna 166.8 3.8
9 3200 Sveti Janez Sava Bohinjka 94.35 32.8
10 3400 Mlino I Jezernica 8.57 1.28
11 3420 Radovljica I Sava 907.96 900.95
… se nadaljuje
…nadaljevanje Preglednice 1.
12 3570 Šentjakob Sava 2284.75 847.1
13 3660 Litija Sava 4849.67 818.15
14 3850 Čatež I Sava 10232.42 736.695
15 4050 Preska Tržiška Bistrica 121.5 11.17
16 4120 Kokra I Kokra 113.1 18.01
17 4200 Suha I Sora 568.86 7.98
18 4230 Zminec Poljanska Sora 306.52 2.55
19 4480 Nevlje I Nevljica 82.21 1.2
20 4671 Martinja vas II Mirna 186.02 19.48
21 4750 Rakovec Sotla 561.3 8
22 4820 Petrina Kolpa 467.31 268.33
23 4860 Metlika Kolpa 1966.27 181.5
24 4969 Gradac I Lahinja 218.89 7.75
25 5030 Vrhnika Ljubljanica 1135.12 38.73
26 5078 Moste I Ljubljanica 1777.96 11.83
27 5540 Razori Šujica 46.95 0.63
28 6060 Nazarje Savinja 457.11 56.64
29 6200 Laško I Savinja 1668.16 14.34
30 6240 Kraše Dreta 100.82 7.66
31 6300 Šoštanj Paka 131.64 12.45
32 6420 Šoštanj Velunja 31.75 0.35
33 6630 Levec I Ložnica 102.89 2.5
34 6691 Črnolica I Voglajna 54.73 17.04
35 7029 Podbukovje I Krka 346.92 91.34
36 7160 Podbočje Krka 2252.98 16.05
37 7308 Rožni Vrh I Temenica 80.51 20.56
38 7340 Prečna Prečna 295.19 4.92
39 8060 Log Čezsoški Soča 324.76 108.46
40 8080 Kobarid I Soča 437.06 94.41
41 8180 Solkan I Soča 1580.35 44.23
42 8270 Žaga Učja 50.19 0.57
43 8350 Podroteja I Idrijca 111.25 42.73
44 8450 Hotešk Idrijca 443.51 5.27
45 8500 Bača pri Modreju Bača 143.06 1.54
46 8561 Vipava II Vipava 131.92 43.47
47 8601 Miren I Vipava 588.29 2.42
48 8630 Ajdovščina I Hubelj 93.14 3.35
49 9050 Cerkvenikov mlin Reka 332.12 7.95
50 9210 Kubed II Rižana 204.66 13.25
Slika 3: Izbrane vodomerne postaje za izračun specifičnih značilnih pretokov (ARSO, 2021c)
Za vsako izmed postaj smo izluščili samo potrebne podatke, ki so na enem primeru vodomerne postaje (Gornja Radgona) prikazani v preglednici 2.
Preglednica 2: Primer uporabljenih podatkov za vodomerno postajo Gornja Radgona
1060 - Gornja Radgona Qnp Qs Qvk
pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s01 72.7 90.4 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s02 72.2 94.5 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s03 84.7 130 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s04 126 184 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s05 165 243 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s06 157 223 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s07 124 197 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s08 111 173 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s09 105 159 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s10 95.8 142 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s11 96.0 132 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 s12 81.6 111 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v01 372 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v02 595 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v03 794 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v04 1130 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v05 938 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v06 1145 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v07 1205 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v08 1350 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v09 1363 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v10 1113 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v11 966 pretok (m3/s) - obdobje: 1960 - 2018 v12 777
3.2 Specifični odtok
Specifični odtok pove količino vode, ki odteče v določenem časovnem intervalu na enoto površine – koliko litrov na sekundo odteče v povprečju iz enega kvadratnega kilometra. Preko pretokov posameznih vodomernih postaj lahko ocenimo povprečen odtok ali ga preprosto izračunamo z bilančno enačbo (enačba (1) ) :
𝑄 = 𝑃 − 𝐸𝑇 , (1) kjer je Q pretok, P padavine in ET evapotranspiracija.
V Sloveniji so podatki o izmerjenih pretokih in izračunanih odtokih po bilančni enačbi primerljivi, kar se kaže v pravilnem izračunu padavin in izhlapevanja (Frantar in sod., 2008).
3.3 Programski orodji R in RStudio
Programsko orodje R je odprto dostopni računalniški program, ki se uporablja za statistične analize (R Core Team, 2021) (slika 4). Ponuja široko paleto statističnih in grafičnih tehnik. Prednost R-a je enostavnost izdelave dobro zasnovanih grafik, vključno z matematičnimi simboli in formulami. R je integrirana programska oprema za obdelavo podatkov, ki vključuje:
naprava za obdelavo in shranjevanje podatkov,
paket operatorjev za izračune na nizih, matric,
integrirana zbirka vmesnih orodij za analizo podatkov,
grafične naprave za analizo,
dobro razvit, preprost programski jezik, ki vključuje logične pogoje, zanke in uporabniško definirane vhodne in izhodne funkcije.
R je zasnovan na osnovi programskega jezika in dovoljuje uporabnikom dodajanje novih funkcij. Večina sistema R-a je napisana v varianti programskega jezika S, kar omogoča uporabnikom lahko sledenje odločitvam v algoritmu. Za zahtevnejše funkcije je omogočena uporaba programski jezikov C, C+ in Fortran. R se da preprosto in hitro razširiti s t. i. »paketi«, ki so v večini brezplačni in so dostopni vsakemu na CRAN in sorodnih spletnih straneh, namestitev pa je preprosta in uporabniku prijazna (Kohne, 2014).
Slika 4: Grafični vmesnik RStudio
Pri izračunih smo v programu R uporabili paket readxl (Wickham in Bryan, 2019), ki omogoča branje Excel-ovih datotek, ggplot2 (Wickham, 2016), gplots (Warnes in sod., 2020), katera omogočata vizualizacijo podatkov, tidyr (Wickham, 2021) se uporablja za pretvorbo podatkov v drobne formate in RColorBrewer (Neuwirth, 2014), ki omogoča uporabo barvne lestvice.
4 REZULTATI
4.1 Prikaz vrednosti značilnih pretokov sQnp, sQs in vQvk
Za vse postaje smo v programskem orodju R naredili prikaz podatkov s tako imenovanim »violin plot«
v katerega smo vključili tudi »box-plot«. Ta vrsta grafa omogoča vizualizacijo porazdelitve spremenljivke za eno ali več skupin, s prikazom najmanjših, srednjih ter največjih obdobnih mesečnih vrednosti. V večini prikazov za srednje in male vrednosti pretokov, so podatki blizu skupaj, med tem ko so podatki za najvišje pretoke precej bolj razpršeni in imajo večji razpon med najnižjo in najvišjo vrednostjo. To se odraža tudi na grafih, iz katerih je pri določenih vodomernih postajah lepo razvidna porazdelitev, pri drugih pa se vrednosti podatkov težje razberejo. Prav tako je ponekod razpon med najvišjimi in najnižjimi vrednosti tako zelo velik, da je na grafu označena samo začetna vrednost. Na grafih v prilogi A so prikazane obdobne mesečne vrednosti spremenljivk za vse obravnavane postaje.
Bolj podrobno si bomo ogledali dve postaji, to sta vodomerni postaji Gornja Radgona ter Podbočje, kjer je prikaz vrednosti značilnih pretokov lepo viden že iz grafov. Vodomerna postaja Gornja Radgona leži na reki Muri, na severu vzhodu Slovenije, kjer letno pade najmanjša količina padavin, in sicer nekje okoli 900 mm (Frantar in sod., 2008). Povzeto po Frantar in sod., (2008), sodi reka Mura v alpsko snežno – dežni režim, vendar prihaja do odstopanj (en sam izrazit višek maja in en izrazit nižek januarja).
Vodomerna postaja Podbočje leži na reki Krki, na jugovzhodu Slovenije pa ima povprečno letno količino padavin nekje med 1200 in 1300 mm (Frantar in sod., 2008). Reka Krka sodi med reke z dinarsko dežno – snežnim režimom, kar pomeni, da imajo reke spomladanske in jesenske viške precej izenačene, razlike med zimskimi in poletnimi nižki pa zelo izrazite (Frantar in sod., 2008).
V vodni bilanci (za obdobje 1971-2000) (Frantar in sod., 2008) avtorji navajajo statistično značilen upad v letni količini padavin posameznih zaledij vodomernih postaj, je pa tudi veliko takšnih porečij, kjer ni opaziti sprememb v količini padavin. Za vodozbirno površino vodomerne postaje Gornja Radgona avtorji sprememb ne navajajo, za vodozbirno površino vodomerne postaje Podbočje pa navajajo statistični upad padavin (Frantar in sod., 2008). Če pa primerjamo trende po letnih časih, opazimo, da za vodozbirno površino vodomerne postaje Gornja Radgona v zimskih in poletnih mesecih prihaja do statističnega upada letne količine padavin, v jesenskih mesecih prihaja do naraščanja letne količine padavin in v spomladanskih mesecih ni opaziti statistično značilnega trenda. Za vodozbirno površino vodomerne postaje Podbočje glede na letne čase lahko opazimo, da v jesensko zimskem času ni statistično značilnega trenda, v pomladanskem in poletnem času pa zasledimo statistično značilno upadanje letne količine padavin (Frantar in sod., 2008).
Na grafih (slika 5 in 6) so najmanjši pretoki (sQnp) obarvani rdeče, srednji pretoki (sQs) zeleno, ter največji pretoki (vQvk) modro. Oznake in barve so pri vseh izrisanih grafih enake (sliki 5 in 6).
Vrednosti najmanjših pretokov na vodomerni postaji Gornja Radgona se gibljejo med 72,2 in 165 m3/s.
Iz slike 5 je razvidno, da se vrednosti najmanjših pretokov gibljejo okoli 100 m3/s, nekaj pa jih seže tudi višje proti vrednosti 165. Srednji pretoki so manj razpršeni kot vrednosti najmanjših pretokov. Podatki se gibljejo med 90 in 250 m3/s. Med tem ko so podatki za najvišje pretoke razporejeni med 372 in nekje
do 1363 m3/s. Iz slike 5 je razvidno, da največ podatkov za najvišje pretoke leži v območju prvega kvartila.
Slika 5: Prikaz vrednosti sQnp, sQs in vQvk za vodomerno postajo Gornja Radgona
Na sliki 6 je prikaz obdobnih mesečnih vrednosti pretokov za vodomerno postajo Podbočje. Razvidno je, da so vrednosti najmanjših pretokov najmanj razpršene, njihove vrednosti so okoli 20 m3/s. Srednji pretoki se gibljejo med 27 in 72 m3/s. Vrednosti so relativno blizu skupaj in ne zelo razpršene.
Pri visokih pretokih pa imamo višje vrednosti, kjer je glavnina podatkov med 290 in 380 m3/s, nekaj podatkov pa tudi presega to mejo.
Slika 6: Prikaz vrednosti sQnp, sQs in vQvk za vodomerno postajo Podbočje
Glede srednjih malih in srednjih pretokov, lahko vidimo, da je porazdelitev vrednosti pri obeh omenjenih postajah podobna, med tem ko pri visokovodnih konicah vidimo, da je na vodomerni postaji Gornja Radgona razpon med vrednostmi veliko večji kot pri vodomerni postaji Podbočje.
4.2 Razmerja značilnih pretokov
Razmerja značilnih pretokov smo izračunali glede na male pretoke (sQnp), torej smo vse vrednosti za določeno postajo delili z vrednostjo sQnp. Razmerja značilnih pretokov na letni ravni so za vse vodomerne postaje prikazane v preglednici 3.
Preglednica 3: Razmerja specifičnih značilnih pretokov za vse vodomerne postaje
Letne vrednosti razmerij
Postaje sQnp/sQnp sQs/sQnp vQvk/sQnp
Gornja Radgona 1 2,6 22,2
Pristava 1 10,2 291,2
Polana 1 11,0 738,5
Otiški Vrh 1 3,1 91,0
Videm 1 6,2 170,7
Tržec 1 6,0 201,3
Zamušani 1 8,7 252,5
Podhom 1 4,3 60,5
Sveti Janez 1 8,5 230,0
Mlino 1 5,0 63,1
… se nadaljuje
… nadaljevanje Preglednice 3.
Radovljica 1 4,5 81,7
Šentjakob 1 3,1 48,9
Litija 1 3,5 49,3
Čatež 1 3,7 50,2
Preska 1 2,2 84,2
Kokra 1 3,2 138,4
Suha 1 5,4 185,5
Zminec 1 5,4 165,1
Nevlje 1 5,3 210,6
Martinja vas 1 3,9 113,7
Rakovec 1 8,7 308,8
Petrina 1 9,2 248,1
Metlika 1 7,7 121,6
Gradac 1 12,9 228,5
Vrhnika 1 10,1 50,4
Moste 1 7,1 45,7
Razori 1 4,5 198,2
Nazarje 1 4,8 184,9
Laško 1 5,0 180,3
Kraše 1 5,4 343,8
Šoštanj (Paka) 1 5,8 344,2
Šoštanj (Velunja) 1 7,8 518,9
Levec 1 12,7 931,7
Črnolica 1 13,8 1112,9
Podbukovje 1 4,9 74,0
Podbočje 1 5,3 46,2
Rožni Vrh 1 5,9 127,8
Prečna 1 2,9 30,9
Log Čezsoški 1 4,4 102,2
Kobarid 1 4,3 97,3
Solkan 1 4,6 122,1
Žaga 1 5,8 377,7
Podroteja 1 5,6 215,1
Hotešk 1 4,8 176,7
Bača pri Modreju 1 4,8 183,2
Vipava 1 5,6 75,4
Miren 1 8,9 215,3
Ajdovščina 1 7,9 159,1
Cerkvenikov Mlin 1 13,1 487,2
Kubed 1 21,6 847,4
Na sliki 7 je prikaz razmerja sQs/sQnp na karti Slovenije. Vrednosti so razdeljene v 3 skupine. Če pogledamo celo Slovenijo, vidimo, da so najmanjše vrednosti (sQs/sQnp < 5) v Posočju, na Savi, Krki, Meži in Muri. Vrednosti med 5 in 10 so zaznane na Vipavi, Podroteji, Savi Bohinjki, Kolpi, Paki, Dreti,
Dravinji in Pesnici. Vrednosti nad 10 pa imajo reke Rižana, Reka, Ljubljanica na Vrhniki, Lahinja, Ložnica, Voglajna, Ščavnica in Ledava.
Slika 7: Prikaz razmerja sQs/sQnp na karti Slovenije
Na sliki 8 je prikaz razmerja vQvk/sQnp, kjer pa so vodomerne postaje razdeljene v več skupin (7 skupin) in težje lociramo določeno skupino na ozemlju Slovenije. Najmanjšo vrednosti ima Gornja Radgona na Muri (22,2), največjo pa Črnolica na Voglajni (1112,9).
Slika 8: Prikaz razmerja vQvk/sQnp na karti Slovenije
V nadaljevanju sta predstavljeni dve izmed nabora vodomernih postaj, ostale analize postaj smo dodali v prilogo B (Prikaz razmerij srednjih malih, srednjih pretokov in visokovodnih konic glede na srednje male pretoke). Vodomerno postajo Gornja Radgona smo izbrali, ker leži na severu vzhodu Slovenije, kjer je v povprečju na leti padavin najmanj (do 900 mm) (Frantar in sod., 2008), zato bo analiza še toliko bolj zanimiva. Vodomerna postaja Vrhnika, pa leži na reki Ljubljanici, kjer je letna količina padavin precej večja (od 1400 do 1600 mm), prav tako drugačen rečni režim in specifični odtok (Frantar in sod., 2008).
Na sliki 9 so prikazana razmerja pretokov za izbrano vodomerno postajo. Vodomerna postaja Gornja Radgona leži na reki Muri, na severu vzhodu Slovenije, v neposredni bližini meje s Avstrijo. Povzeto po Frantar 2008, vodomerna postaja Gornja Radgona sodi med reke, ki imajo alpsko snežno – dežni režim, vendar pri reki Muri prihaja do odstopanj. Režim Mure naj bi bil tak, da je en izrazit višek maja, en izrazit nižek januarja in zadnja leta se vse bolj krepijo jesenski viški. Glede na specifični odtok, sodi reka Mura v skupino z najnižjim odtokom, v povprečju okoli 10 l/s/km2 (Frantar in sod., 2008). Na specifični odtok močno vplivajo padavine. Prav tako je tudi odtočni količnik (razmerje med padavinami in odtokom) na tem območju najmanjši do 20 % (Frantar in sod., 2008).
Iz slike 9 je razvidno, da je razmerje med srednjimi mesečnimi pretoki glede na male pretoke dokaj nizko in se giblje okoli 1,44, nekoliko se zviša na letni ravni, ko doseže 2,55. Pri velikih pretokih pa so vrednosti mesečnih razmerij seveda večje, saj so tudi vrednosti pretokov višje. Vrednosti se gibljejo od 5,1 do 13, na letni ravni pa znašajo 22,16.
Slika 9: Razmerje med malimi (sQnp), srednjimi (sQs) ter velikimi (vQvk) pretoki glede na male pretoke (sQnp) za vodomerno postajo Gornja Radgona.
Vodomerna postaja Vrhnika leži v osrednji Sloveniji, na reki Ljubljanici. Povzeto po Frantar in sod., (2008), reka Ljubljanica sodi med reke, ki imajo dinarsko dežno – snežni režim. Za ta režim je značilno, da so spomladanski in jesenski viški izenačeni, zelo izraziti so zimski in poletni nižki, najmanj vode je avgusta, nadpovprečna količina vode pa je med oktobrom in decembrom, ter marca in aprila. Specifični odtok je na tem območju v »slovenskem povprečju« in znaša med 20 in 30 l/s/km2. Odtočni količnik na tem območju pa znaša med 45 in 60 % (Frantar in sod., 2008).
Na sliki 10 so prikazana razmerja pretokov za vodomerno postajo Vrhnika. Razmerja med srednjimi in malimi mesečnimi pretoki se gibljejo okoli 2,8, na letni ravni nekoliko višje, saj razmerje znaša 10, med tem ko se razmerja med velikimi in malimi mesečnimi pretoki gibljejo med 6,9 in 30,1, na letni ravni pa znašajo 50,4.
0 5 10 15 20 25
jan feb mar apr maj jun jul avg sep okt nov dec leto
Razmrje pretokov
1060 - Gornja Radgona
sQnp/sQnp sQs/sQnp vQvk/sQnp
Slika 10: Razmerje med malimi (sQnp), srednjimi (sQs) ter velikimi (vQvk) pretoki glede na male pretoke (sQnp) za vodomerno postajo Vrhnika.
Na splošno je primerjava obeh omenjenih postaj med seboj težka, saj postaji ležita na različnih območjih, sodita v drugačne rečne režime, prav tako so pretoki drugače razporejeni.
4.3 Prikaz specifičnih vrednosti pretokov s pomočjo kart jakosti
Z uporabo programskega orodja R in grafičnega vmesnika RStudio, smo rezultate za vse postaje, po posameznih mesecih prikazali s pomočjo kart jakosti (ang. Heatmap), ki omogočajo grafično predstavitev rezultatov, pri katerem so posamezne vrednosti prikazane z različno barvno skalo. Svetlejše barve prikazujejo dogodke z nižjimi pretoki ( oz. sušna obdobja), temnejše barve pa dogodke z večjimi pretoki (mokro obdobje). Prav tako je potrebno pri posamezni vrednosti na karti upoštevati pripadajočo legendo (slike 11-13).
Pri grafičnem prikazu je potrebno upoštevati, da v programskem orodju R, funkcija Heatmap normalizira vrednosti, zato v prikazu prihaja do negativnih števil. Iz grafičnega prikaza kart jakosti ob upoštevanju pripadajoče legende, lahko za vsako vodomerno postajo za poljuben mesec razberemo določene vrednosti, hkrati pa zelo hitro vizualno ocenimo obdobja s pozitivnimi oz. z negativnimi vrednostmi, ali drugače povedano, bolj sušna oz. bolj mokra obdobja.
Pri najmanjših pretokih (sQnp_spec) (slika 11) hitro opazimo, da v obravnavanem obdobju 1960-2018 izstopa mesec april, ki je bil izrazito moker mesec, meseci julij, avgust in september pa bolj suhi meseci, kar bi nakazovalo na relativno –sušno obdobje v teh mesecih. Med vodomernimi postajami v tem obdobju izstopa vodomerna postaja Nevlje, z najmanjšim specifičnim pretokom, saj je na karti obarvana intenzivno rumeno. Vrednost na tej postaji je za mesec avgust znašala -1,7. V aprilu najbolj izstopa vodomerna postaja Otiški vrh, kjer vrednost znaša 2,54.
0 10 20 30 40 50 60
jan feb mar apr maj jun jul avg sep okt nov dec leto
Razmerje pretokov
5030 - Vrhnika
sQnp/sQnp sQs/sQnp vQvk/sQnp
Slika 11: Karta jakosti za specifične vrednosti najmanjših mesečnih pretokov v obdobju (sQnp spec)
Pri srednjih pretokih (sQs_spec) (slika 12) izstopa mesec avgust, ki je izrazito suh oz. so bile zabeležene nizke vrednosti pretokov, je pa v jesensko-zimskem času bilo padavin več, kar lahko sklepamo iz prikaza, saj so ti meseci obarvani temno modro, predvsem november. Med bolj deževna obdobja sodijo tudi marec, april in december. Omenimo lahko vodomerno postajo Gornja Radgona, kjer vidimo, da so bili jesensko-zimski meseci bolj suhi, z manj padavinami, od maja naprej pa je bilo padavin več.
Podobno bi lahko sklepali za vodomerne postaje Podhom, Sveti Janez, Log Čezsoški ter Kobarid.
Novembra, ko je bilo padavin največ, izstopa vodomerna postaja Nevlje, pri kateri vrednost znaša 2,14.
Slika 12: Karta jakosti za specifične vrednosti srednjih mesečnih pretokov v obdobju (sQs spec)
Pri visokih pretokih (vQvk_spec) je razvidno (slika 13), da se v prvi polovici leta večinoma ne pojavljajo. Septembra, oktobra in novembra beležimo najvišje vrednosti pretokov. Le redke vodomerne postaje beležijo izrazito nizke visokovodne konice, saj je izrazito rumena barva zelo redka. Vodomerna postaja Podhom ima mesec julij izrazito rumen, vrednosti na tej postaji znašajo -2,21, vodomerna postaja Levec ima najnižje vrednosti februarja (-2,11), vodomerni postaji Gornja Radgona (-2,02) in Zamušani (-1,93) pa imata nižje visokovodne konice meseca januarja. Po drugi strani so določeni meseci pri posamezni vodomerni postaji obarvani temno modro, kar nakazuje na višje vrednosti specifičnih visokih
pretokov. Pri vodomerni postaji Podbukovje je to september, ki ima najvišje vrednosti in znašajo 2,87, sledita ji postaji z enako specifično vrednostjo 2,77, vendar v različnih mesecih. To sta vodomerni postaji Kubed meseca septembra in Razori meseca oktobra.
Slika 13: Karta jakosti za specifične vrednosti visokih mesečnih pretokov v obdobju (vQvk spec)
5 ANALIZA IN RAZPRAVA
V programskem orodju R smo za vse postaje izdelali drevesne strukture (dendograme) za posamezne značilne pretoke, kjer se vodomerne postaje s podobnimi rezultati razvrstijo v iste skupine. Na sliki 14 je prikazan dendogram razvrščanja za srednje male pretoke, na sliki 15 pa pripadajoča prostorska razporeditev postaj po Sloveniji. Iz slike 14 je razvidno, da lahko postaje razdelimo v pet večjih skupin.
Skupine so med seboj ločene z barvami: prva skupina (rumena barva), druga skupina (zelena barva), tretja skupina (modra barva), četrta skupina (rdeča barva) in peta skupina (oranžna barva).
V prvi (rumeni) skupini so zajete vodomerne postaje Solkan, Žaga, Podhom, Radovljica, Mlino, Preska, Šentjakob, Kokra, Hotešk, Litija, Bača pri Modreju in Podroteja. Ugotovimo lahko, da so bili pri vseh omenjenih postajah meseci april, maj in junij bolj mokri meseci, bolj suha meseca pa sta bila avgust in september. Postaje se nahajajo na območju severozahodne in nekatere tudi osrednje Slovenije (slika 15).
V drugo (zeleno) skupino sodijo samo tri postaje in to so Log Čezsoški, Kobarid in Sveti Janez. Pri teh postajah je bil mesec maj najbolj moker mesec oz. je imel največ padavin. Med bolj suhe mesece pa sodijo januar, februar in marec. Če pogledamo na sliko 15 vidimo, da omenjene tri postaje sodijo na skrajni severozahod Slovenije.
V tretjo (modro) skupino sodijo vodomerne postaje Suha, Zminec, Moste, Razori, Metlika, Čatež, Otiški Vrh, Vipava, Kraše, Petrina in Nazarje. Ugotovimo lahko, da so na vodomernih postajah te skupine poletni meseci (julij, avgust pa tudi september) med bolj suhimi, med tem ko je najbolj moker mesec april oz. spomladanski meseci. Omenjene postaje so različno prostorsko razporejene, nekatere sodijo v osrednjo Slovenijo, tri postaje so bolj severno, tri izmed njim pa so tudi na jugovzhodu Slovenije (slika 15).
Prečna, Nevlje, Šoštanj (Paka), Miren, Vrhnika, Gradac, Podbukovje, Podbočje, Laško, Ajdovščina in Gornja Radgona sodijo v četrto (rdečo) skupino. Te postaje imajo izrazit dolgoletni trend z nižjimi vrednostmi padavin poleti, spomladi in jeseni pa je padavin nekoliko več. Glede prostorske porazdelitve pa lahko vidimo (slika 15), da so te vodomerne postaje razporejene skoraj po celotni Sloveniji. Med njimi najbolj izstopa postaja Gornja Radgona, kar lahko vidimo tudi iz dendograma. Za njo je značilno, da imajo spomladanski in poletni meseci nekoliko več padavin, zimski meseci pa so nekoliko bolj suhi.
Prav tako so postaje v peti (oranžni) skupini razporejene po celotni Sloveniji (slika 15), med nje pa sodijo Črnolica, Levec, Kubed, Rakovec, Tržec, Rožni Vrh, Šoštanj (Velunja), Martinja vas, Videm, Cerkvenikov Mlin, Zamušani, Pristava in Polana. Tudi postaje v te skupini imajo izrazit dolgoletni trend z nižjimi vrednostmi pretokov poleti, od meseca januarja do aprila in mesec december, pa so vrednosti pretokov višje.
Slika 14: Dendogram hierarhičnega razvrščanja srednjih malih mesečnih pretokov (sQnp_spec)
Slika 15: Prostorski prikaz razvrstitve vodomernih postaj na karti Slovenije za srednje male (sQnp) in srednje pretoke (sQs). Barva je vezana na pripadajočo skupino, razvidno iz slike 14.
V primeru srednjih pretokov (sQs_spec) je razporeditev postaj po skupinah (slika 16) enaka kot pri srednjih malih pretokih, vendar se razlikujejo v vrednostih med meseci. Najbolj suha meseca sta bila april in junij, kar se vidi tudi po izrazito rumeni barvi na sliki 16. Pri tem omenimo, da izstopa vodomerna postaja Laško, ki ima najbolj suh mesec avgust. Za mesec marec lahko rečemo, da je najbolj moker mesec oz. so bili zabeleženi najvišji pretoki.
Slika 16: Dendogram hierarhičnega razvrščanja srednjih mesečnih pretokov (sQs_spec)
Pri visokovodnih konicah pa so se skupine vodomernih postaj razporedile nekoliko drugače. Na sliki 17 vidimo, da so se postaje razdelile v štiri skupine. Prva skupina je rumene barve in zajema vodomerne postaje Metlika, Šentjakob, Vipava, Ajdovščina, Podhom, Miren, Nevlje, Laško, Šoštanj (Velunja), Razori, Šoštanj (Paka), Suha, Zminec, Cerkvenikov Mlin, Radovljica, Nazarje, Levec, Preska in Črnolica. Glede suhih mesecev lahko omenimo, da izstopa julij na vodomernih postajah Podhom, Metlika, Šentjakob in mesec februar na vodomerni postaji Levec. Meseci september, oktober in november pa so bolj mokri. Iz prikaza na karti Slovenije je razvidno, da je ta skupina postaj razporejena skoraj po celotni Sloveniji, razen na skrajnem severu vzhodu.
V drugo (zeleno) skupino so razvrščene vodomerne postaje Čatež, Videm, Tržec, Polana, Zamušani, Moste, Podbočje, Rožni Vrh, Pristava, Podbukovje, Rakovec, Prečna, Vrhnika, Gornja Radgona, Gradac, Martinja vas, Litija, Kubed, Otiški vrh in Mlino. Tudi pri tej skupini lahko omenimo le nekatere postaje, ki izstopajo glede bolj suhih mesecev. Vodomerni postaji Zamušani in Gornja Radgona sta bili izrazito suhi meseca januarja, Prečna julija in Moste avgusta. Jesenski meseci september, oktober, november sodijo med bolj mokre mesece. Postaje te skupine so razporejene praktično po celotnem ozemlju Slovenije (slika 18).
V tretjo skupino (modro) so razvrščene vodomerne postaje Kobarid, Log Čezsoški, Kokra, Bača pri Modreju, Solkan, Petrina, Hotešk, Sveti Janez in Kraše. Omenjene postaje so locirane bolj na severu- zahodu Slovenije, z izjemo vodomerne postaje Petrina (slika 18). Meseci od septembra do decembra so bolj mokri, ostali meseci sodijo med bolj suhe z izjemo meseca avgusta, in sicer pri postajah Kobarid, Log Čezsoški, Kokra in Bača pri Modreju.
V četrti skupini rdeče barve sta samo dve postaji in to sta Žaga in Podroteja, obe na porečju Soče. Zanju so značilni bolj mokri jesenski meseci, ostali pa so bolj suhi, z izjemo postaje Žaga, ki ima bolj moker tudi mesec avgust.
Slika 17: Dendogram hierarhičnega razvrščanja visokovodnih konic (vQvk_spec)
Slika 18: Prostorski prikaz razvrstitve na karti Slovenije za visokovodne konice (vQvk). Barva je vezana na pripadajočo skupino, razvidno iz slike 17.
6 ZAKLJUČKI
Eden najpomembnejših življenjskih virov je voda. Pomanjkanje vode in suša postajata velik problem, povsod po svetu, podnebne spremembe pa stanje še poslabšujejo. Na drugi strani pa je velik problem tudi prevelika količina vode oz. poplave, ki so zaradi podnebnih sprememb tudi vse pogostejše. Z merjenjem in opazovanje pa lahko te spremembe najbolje opišemo. V Sloveniji merjenje hidroloških podatkov beleži Agencija RS za okolje, kjer že v začetku šestdesetih let beležijo veliko število dobro delujočih vodomernih postaj.
V diplomski nalogi smo prikazali porazdelitev spremenljivk za značilne obdobne pretoke, izračunali razmerja med značilnimi pretoki ter dobljene rezultate grafično prikazali ter jih prostorsko umestili na območje Slovenije. Za analize specifičnih značilnih pretokov se uporabljajo podatki o pretokih površinskih voda, ki so merjeni na hidroloških postajah mreže merilnih mest državnega hidrološkega monitoringa. Hidrološke postaje smo izbrali glede na razpoložljive nize podatkov, ki so na voljo na Agenciji RS za okolje za obdobje od leta 1960 do leta 2018. Zelo pomembno je, da si za analizo izberemo čim daljše obdobje sistematično merjenih podatkov na delujočih vodomernih postajah.
Ugotovili smo, da so pri prikazu vrednosti spremenljivk za srednje male in srednje pretoke podatki blizu skupaj, med tem ko imajo vrednosti za visokovodne konice pretokov večji razpon. Pri analizi specifičnih vrednosti smo ugotovili, da zabeleženi podatki za srednje male pretoke kažejo na bolj sušna poletna obdobja, ki segajo vse do oktobra, zabeleženi višji odtoki oz. bolj mokra obdobja pa so predvsem v spomladanskih mesecih. Pri srednjih pretokih vidimo izrazito sušno obdobje poleti (julij, avgust), ter mokra obdobja spomladi (marec, april) ter pozno jeseni (november). Pri visokovodnih konicah pa smo ugotovili, da prihaja do nižjih vrednosti pri posameznih vodomernih postajah, imamo pa nekoliko daljša obdobja z zabeleženimi višjimi vrednostmi odtokov jeseni in pozimi.
Hierarhično razvrščanje vodomernih postaj za srednje male in srednje pretoke je dalo podobne rezultate, oz.so se vodomerne postaje pri analizi razvrstile v 5 enakih skupin. Samo dve skupini bi lahko bolj točno locirali na severozahod Slovenije, vse ostale skupine so razporejene po celotnem ozemlju Slovenije. Pri visokovodnih konicah pa so se izoblikovale 4 skupine, katere prav tako ne moramo točno lokacijsko opredeliti.
Iz rezultatov in analiz lahko sklepamo, da prihaja do daljših obdobij z nizkimi vrednostmi pretokov v poletnih mesecih v primeru analiz pri srednjih malih in srednjih pretokov, ter daljših mokrih obdobij v spomladanskih in jesenskih mesecih. V primeru visokovodnih konic pa bi lahko rekli, da so izrazitejše v jesensko zimskem času, medtem ko nizke vrednosti visokovodnih konic beležimo le pri posameznih vodomernih postajah.
VIRI
Atlas okolja. 2021. Hidrografija.
http://gis.arso.gov.si/atlasokolja/profile.aspx?id=Atlas_Okolja_AXL@Arso (Pridobljeno dne 1. 12.
2021.)
ARSO. 2018. Ocena podnebnih sprememb v Sloveniji do konca 21. stoletja. Sintezno poročilo.
Ljubljana. Agencija Republike Slovenije za okolje.
https://meteo.arso.gov.si/uploads/probase/www/climate/text/sl/publications/OPS21_Porocilo.pdf (Pridobljeno 1. 10. 2021.)
ARSO. 2021a. Mesečne statistike. Ljubljana. Agencija Republike Slovenije za okolje.
https://www.arso.gov.si/vode/podatki/arhiv/hidroloski_arhiv.html (Pridobljeno 9. 9. 2021.)
ARSO. 2021b. Pretoki. Ljubljana. Agencija Republike Slovenije za okolje.
https://www.arso.gov.si/vode/podatki/arhiv/hidroloski_arhiv.html (Pridobljeno 9. 9. 2021.)
ARSO. 2021c. Karta vodomernih postaj. Ljubljana. Agencija Republike Slovenije za okolje.
http://gis.arso.gov.si/atlasokolja/profile.aspx?id=Atlas_Okolja_AXL@Arso (Pridobljeno 27. 9. 2021.)
ARSO. 2021d. Program hidrološkega monitoringa površinskih voda. Ljubljana. Agencija Republike Slovenije za okolje. https://www.arso.gov.si/vode/podatki/arhiv/hidroloski_arhiv.html (Pridobljeno 9.
9. 2021.)
Bat, M., Kolbezen, M. 1993. Visoke vode jeseni 1992. Ujma 7: 34-36.
http://www.sos112.si/slo/tdocs/ujma/1993/34_36.pdf (Pridobljeno 7. 9. 2021.)
Bat, M., Jeromel, M., Kobold, M., Kosec, D., Lalič, B., Polajnar, J., Strojan, I., Sušnik, M., Šupek, M., Trček, R., Ulaga, F. 2016. Program hidrološkega monitoringa površinskih voda za obdobje 2016 – 2020. Ljubljana, Agencija Republike Slovenije za okolje.
https://www.arso.gov.si/vode/poro%C4%8Dila%20in%20publikacije/Program%20hidrolo%C5%A1k ega%20monitoringa%20povr%C5%A1inskih%20voda%202016-2020.pdf (Pridobljeno 10. 11. 2021.)
Brilly, M., Šraj, M., 2005. Osnove hidrologije. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo. 309 str.
Cunja, J. 2019. Časovna in prostorska analiza največjih hidroloških suš v Sloveniji. Magistrsko delo.
Ljubljana. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo (samozaložba J. Cunja): 53 str.
Cunja, J., Kobold, M., Šraj, M. 2019. Časovna in prostorska analiza največjih hidroloških suš v Sloveniji. Ujma 33: 95-103.
Frantar, P. 2008. Poplave: njihove značilnosti in poplavne razmere v Sloveniji. Geografski obzornik, letnik 55, številka 3, str. 10-16. http://www.dlib.si/stream/URN:NBN:SI:doc-VU6S1CTQ/ae355559- 1a79-4172-aa37-4bbaf1f540f1/PDF (Pridobljeno 9. 9. 2021.)
Frantar, P., Hrvatin, M., Dolinar, M. 2008. Padavine. Pretočni režimi. Specifični odtok. Ljubljana, Vodna bilanca Slovenije 1971 – 2000, Ministrstvo za okolje in prostor – Agencija RS za okolje: 29- 69.
http://www.arso.gov.si/vode/poro%c4%8dila%20in%20publikacije/vodna%20bilanca/04_Cleni_vodn e_bilance.pdf (Pridobljeno 2. 7. 2021.)
Kobold, M., Šušnik, M., 2003. Analiza nizkovodnih razmer slovenskih vodotokov leta 2003. Ujma 17- 18: 120-126.
Kobold, M. 2008. Katastrofalne poplave in visoke vode 18. septembra 2007. Ujma 22: 65-75.
Kobold, M., 2011. Primerljivost poplave septembra 2010 z zabeleženimi zgodovinskimi poplavnimi dogodki. Ujma 25: 48-56.
Kobold, M., 2013. Poplave konec oktobra in v začetku novembra 2012. Ujma 27: 44-51.
Kobold, M., Dolinar, M., Frantar, P., 2012. Spremembe vodnega režima zaradi podnebnih sprememb in drugih antropogenih vplivov. I. kongres o vodah Slovenije, Ljubljana 2012. Str: 7-22.
http://ksh.fgg.uni-lj.si/kongresvoda/03_prispevki/01_vabljeniZnanstStrok/01_Kobold.pdf (Pridobljeno 9. 9. 2021.)
Kohne, B. 2014. Uporaba programa R za hidrološko modeliranje. Diplomska naloga. Ljubljana.
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo (samozaložba B. Kohne): 89 str.
Neuwirth, E., 2014. RColorBrewer: ColorBrewer Palettes. R package version 1.1-2. https://CRAN.R- project.org/package=RColorBrewer (Pridobljeno 7. 7. 2021.)
Oblak, J. 2017. Analiza sezonske spremenljivosti pretokov rek v Sloveniji. Magistrsko delo. Ljubljana.
Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo (samozaložba J. Oblak): 91 str.
Oblak, J., Kobold, M., Šraj, M. 2021. The influence of climate change on discharge fluctuations in Slovenian rivers. Acta geographica Slovenica, 61-2, 2021, 155–169. https://ojs.zrc-
sazu.si/ags/article/view/9942/9627 (Pridobljeno 10. 10. 2021.)
R Core Team, 2021. A language and environment for statistical computing R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. https://www.r-project.org/ (Pridobljeno 5. 7. 2021.)
Sušnik, A., Gregorčič, G., Uhan, J., Kobold, M., Andjelov, M., Petan, S., Pavlič, U., Valher, A., 2013.
Spremenljivost suš v slovenskem prostoru in analiza suše 2013. V: 24. Mišičev vodarski dan, 4.
december 2013, Maribor. Zbornik referatov, 102-109.
Ščukovt, Ž. 2020. Povezava sušnih kazalcev z meritvami vodne bilance v tleh. Magistrsko delo.
Ljubljana. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo (samozaložba Ž. Ščukovt): 50 str.
Warnes, G. R., Bolker, B., Bonebakker, L., Gentleman, R., Huber, W., Liaw, A., Lumley, T., Maechler, M., Magnusson, A., Moeller, S., Schwartz, M., Venables, B. 2020. Gplots: Various R Programming Tools for Plotting Data. R package version 3.1.1. https://CRAN.R-
project.org/package=gplots (Pridobljeno 7. 7. 2021.)
Wickham, H., Bryan. J., 2019. Readxl: Read Excel Files. R package version 1.3.1. https://CRAN.R- project.org/package=readxl (Pridobljeno 7. 7. 2021.)
Wickham, H. 2016. Ggplot2: Elegant Graphics for Data Analysis. Springer-Verlag New York.
(Pridobljeno 7. 7. 2021.)
Wickham, H. 2021. Tidyr: Tidy Messy Data. R package version 1.1.3. https://CRAN.R- project.org/package=tidyr (Pridobljeno 7. 7. 2021.)
Zalokar, L., Kobold, M., Šraj, M. 2021. Investigation of Spatial and Temporal Variability of Hydrological Drought in Slovenia Using the Standardised Streamflow Index (SSI). Water 2021, 13, 3197. file:///C:/Users/Kostevc.Lea/Downloads/water-13-03197-v2.pdf (Pridobljeno 10. 10. 2021.)
KAZALO PRILOG
PRILOGA A: PRIKAZ VREDNOSTI SREDNJIH MALIH, SREDNJIH IN VELIKIH PRETOKOV NA POSAMEZNI VODOMERNI POSTAJI, S UPORABO VIOLIN PLOTA Z BOX-PLOTOM. ... A-1 PRILOGA B: PRIKAZ RAZMERIJ SREDNJIH MALIH, SREDNJIH PRETOKOV IN VISOKOVODNIH KONIC GLEDE NA SREDNJE MALE PRETOKE. ... B-1
PRILOGA A: PRIKAZ VREDNOSTI SREDNJIH MALIH, SREDNJIH IN VELIKIH PRETOKOV NA POSAMEZNI VODOMERNI POSTAJI, S UPORABO VIOLIN PLOTA Z BOX-PLOTOM.
