in geodezijo
DAVID KRZNAR
HIDROLOŠKA ANALIZA POPLAV ZA POREČJE KRKE
MAGISTRSKO DELO
MAGISTRSKI ŠTUDIJSKI PROGRAM DRUGE STOPNJE VODARSTVO IN OKOLJSKO
INŽENIRSTVO
Ljubljana, 2021
Hrbtna stran: KRZNAR DAVID 2021
geodezijo
Kandidat/-ka:
DAVID KRZNAR
HIDROLOŠKA ANALIZA POPLAV ZA POREČJE KRKE
Magistrsko delo št.:
HYDROLOGICAL ANALYSIS OF FLOODS FOR THE KRKA RIVER CATCHMENT
Master thesis No.:
Mentor: Predsednik komisije:
izr. prof. Mojca Šraj Somentor/-ica:
Član komisije:
Ljubljana, 2021
asist. dr. Mira Kobold
POPRAVKI - ERRATA
Stran z napako Vrstica z napako Namesto Naj bo
ZAHVALA
Iskreno se zahvaljujem mentorici izr. prof. dr. Mojci Šraj in somentorici asist. dr. Miri Kobold za pomoč tekom nastajanja te magistrske naloge.
Hvala tudi Agenciji RS za okolje za posredovane podatke.
BIBLIOGRAFSKO – DOKUMENTACIJSKA STRAN IN POVZETEK UDK: 551.578.1:556.166(497.4)(043.3)
Avtor: David Krznar, dipl. inž. okolj. grad. (UN) Mentor: izr. prof. dr. Mojca Šraj
Somentor: asist. dr. Mira Kobold
Naslov: Hidrološka analiza poplav za porečje Krke Tip dokumenta: magistrsko delo
Obseg in oprema: 95 str., 40 pregl., 81 sl., 2. pril.
Ključne besede: poplave, porečje Krke, padavine, hidrološka analiza, visokovodni valovi
Izvleček
V magistrski nalogi smo analizirali povezave med posameznimi spremenljivkami in poplavami na porečju Krke. Raziskali smo odnos med padavinami, odtokom, volumnom površinskega odtoka, predhodno namočenostjo tal, vegetacijo ter izračunali koeficient odtoka. Z različnimi analizami smo prišli do zaključkov, kaj je glavni razlog za nastanek poplav na obravnavanem porečju in kdaj te običajno nastopijo.
V teoretičnem delu smo predstavili vrste poplav v Sloveniji in njihove značilnosti, v nadaljevanju pa predstavili tudi samo porečje Krke, ter metodologijo dela. Analize v praktičnem delu magistrske naloge smo razdelili na dva dela. Prvi del predstavlja analizo obdobnih statistik, kjer je narejena analiza mesečnih ekstremov v obdobju meritev, analiza letnih konic po mesecih ter primerjava največjih specifičnih odtokov na porečju. Drugi del predstavlja analizo glavnih padavinskih dogodkov, kjer smo se osredotočili na pripadajoče visokovodne valove in njihove volumne ter koeficiente odtoka.
Rezultati kažejo, da je največji poplavni dogodek na porečju Krke nastopil leta 2010, ko so pretoki Krke presegali 100-letno povratno dobo, največja vrednost pretoka na vodomerni postaji Podbočje pa je znašala 468,2 m3/s. Največjim volumnov valov smo bili priča v visokovodnih dogodkih nov./dec. 2005 in okt./nov. 2015. Največji koeficienti odtoka na porečju Krke običajno nastopijo na vodomerni postaji Soteska, najmanjši pa na vodomerni postaji Prečna.
BIBLIOGRAPHIC – DOCUMENTALISTIC INFORMATION AND ABSTRACT
UDC: 551.578.1:556.166(497.4)(043.3) Author: David Krznar, B Sc.
Supervisor: Assoc. Prof. Mojca Šraj, Ph.D.
Cosupervisor: Assist. Mira Kobold, Ph.D.
Title: Hydrological analysis of floods for the Krka River catchment Document type: Master's thesis – University studies
Scope and tools: 95 p., 40 tabl., 81 fig., 2 ann.
Keywords: floods, Krka River catchment, precipitation, hydrological analysis, flood waves
Abstract
The master thesis presents the analysis of relationships between individual variables and floods in the Krka River catchment. The relations among precipitation, runoff, runoff volume, antecedent soil moisture and vegetation were analysed. Also, the runoff coefficient was calculated. The various analyses pointed out the reasons behind the occurrence of floods in the designated catchment and the periods they usually occur in.
Different types of floods in Slovenia and their characteristics are presented in the theorethical part of the thesis. Additionally, the Krka River catchment and the methodology used are described. The analyses in the practical part of the thesis are divided into two parts. The first part presents the analysis of periodical statistics, which consists the analysis of monthly extremes in the period of measurements, the analysis of annual flood peaks by months and the comparison of the largest specific runoffs in the river catchment. The second part of the analysis presents the analysis of the largest precipitation events with the emphasis on the corresponding flood waves, their runoff volumes and the runoff coefficients.
The results show that the largest flood event in the Krka River catchment occurred in 2010, when discharge exceeded the return period of 100 years. The highest discharge measured at the Podbočje gauging station was 468.2 m3/s. Flood waves with the highest volumes occurred during the events November/December 2005 and October/November 2015. The highest runoff coefficient usually occurs at the Soteska gauging station and the lowest at the Prečna gauging station.
KAZALO VSEBINE
ZAHVALA ... II KAZALO SLIK ... VIII KAZALO PREGLEDNIC ... XI OKRAJŠAVE IN SIMBOLI ... XIII
1 UVOD ... 1
1.1 Cilji magistrske naloge ... 1
2 TIPI POPLAV NA POREČJU KRKE ... 3
2.1 Kraški tip poplav ... 3
2.2 Nižinski tip poplav ... 4
3 OPIS POREČJA KRKE ... 5
4 PODATKI IN METODE ... 9
4.1 Izbira in analiza podatkov padavinskih in vodomernih postaj na porečju Krke ... 9
4.1.1 Padavinske postaje ... 9
4.1.2 Vodomerne postaje ... 14
4.2 Analiza visokovodnih valov ... 16
4.2.1 Izločanje baznega odtoka ... 17
4.2.2 Izračun volumna posameznega visokovodnega vala in pripadajočega koeficienta odtoka ... 17
5 ANALIZA OBDOBNIH STATISTIK ZNAČILNIH PRETOKOV ... 19
5.1 Analiza visokovodnih konic – mesečnih ekstremov na porečju Krke ... 19
5.1.1 Vodomerna postaja 7029/7030 Podbukovje (I) ... 19
5.1.2 Vodomerna postaja 7060 Soteska ... 21
5.1.3 Vodomerna postaja 7110 Gorenja Gomila ... 23
5.1.4 Vodomerna postaja 7160 Podbočje ... 24
5.1.5 Vodomerna postaja 7270/7272 Meniška vas (I) ... 26
5.1.6 Vodomerna postaja 7308/7310 Rožni Vrh (I) ... 27
5.1.7 Vodomerna postaja 7340 Prečna ... 29
5.1.8 Vodomerna postaja 7380 Škocjan ... 33
5.1.9 Datumi pojava najvišjih zabeleženih pretokov na obravnavanih postajah ... 35
5.2 Analiza letnih visokovodnih konic po mesecih ... 35
5.2.1 Vodomerna postaja 7029/7030 Podbukovje (I) ... 36
5.2.2 Vodomerna postaja 7060 Soteska ... 37
5.2.3 Vodomerna postaja 7110 Gorenja Gomila ... 37
5.2.4 Vodomerna postaja 7160 Podbočje ... 38
5.2.5 Vodomerna postaja 7270/7272 Meniška vas (I) ... 39
5.2.6 Vodomerna postaja 7308/7310 Rožni vrh (I) ... 39
5.2.7 Vodomerna postaja 7340 Prečna ... 40
5.2.8 Vodomerna postaja 7380 Škocjan ... 41
5.3 Primerjava specifičnih odtokov ... 41
6 PREGLED NAJVEČJIH PADAVINSKIH DOGODKOV NA POREČJU KRKE IN ANALIZA VISOKOVODNIH VALOV ... 43
6.1 Padavinski dogodek novembra 2005 ... 44
6.1.1 Analiza visokovodnega vala ... 45
6.1.2 Volumni in koeficienti odtoka ... 47
6.2 Padavinski dogodek maja 2006 ... 48
6.2.1 Analiza visokovodnega vala ... 48
6.2.2 Volumni in koeficienti odtoka ... 50
6.3 Padavinski dogodek septembra 2010 ... 51
6.3.1 Analiza visokovodnega vala ... 54
6.3.2 Volumni in koeficienti odtoka ... 55
6.4 Padavinski dogodek novembra 2013 ... 56
6.4.1 Analiza visokovodnega vala ... 58
6.4.2 Volumni in koeficienti odtoka ... 59
6.5 Padavinski dogodek septembra 2014 ... 60
6.5 Padavinski dogodek oktobra 2015 ... 62
6.5.1 Analiza visokovodnega vala ... 64
6.5.2 Volumni in koeficienti odtoka ... 66
6.6 Padavinski dogodek novembra/decembra 2016 ... 67
6.6.1 Analiza visokovodnega vala ... 68
6.6.2 Volumni in koeficienti odtoka ... 69
6.7 Padavinski dogodek septembra 2017 ... 70
6.7.1 Analiza visokovodnega vala ... 73
6.7.2 Volumni in koeficienti odtoka ... 75
6.8 Padavinski dogodek maj/junij 2019 ... 76
6.8.1 Analiza visokovodnega vala ... 77
6.8.2 Volumni in koeficienti odtoka ... 78
7 ANALIZA REZULTATOV ... 80
7.1 Analiza mesečnih statistik ... 80
7.2 Analiza rezultatov potovanja valov ... 81
7.3 Analiza rezultatov volumnov in koeficientov ... 82
7.4 Odnos med padavinami, odtokom in volumnom odtoka ... 84
7.5 Analiza trajanja konic valov ... 87
8 ZAKLJUČKI ... 88
9 VIRI ... 90
KAZALO SLIK
Slika 1: Lega porečja Krke (ARSO, 2021g). ... 5
Slika 2: Jezerce na izviru Krke. Voda priteka izpod proda, na sliki levo spodaj (foto: Krznar, 2021). .. 6
Slika 3: Hidrografska karta porečja reke Krke (Vidmar, 2000, foto: Krznar, 2021). ... 7
Slika 4: Prikaz digitalnega modela reliefa porečja Krke. ... 8
Slika 5: Prikaz Thiessenovih poligonov (označeno z rdečo) za padavinska dogodka 2005 in 2006, brez pad. p. Grosuplje (pad. p. označene z vijolično, v.p. s svetlo modro barvo). ... 12
Slika 6: Prikaz Thiessenovih poligonov za padavinske dogodke v letih 2010, 2013, 2015, 2016 in 2017. ... 12
Slika 7: Prikaz Thiessenovih poligonov za padavinski dogodek leta 2019, brez pad. p. Zdenska vas. 13 Slika 8: Prikaz lokacij obravnavanih vodomernih postaj. ... 16
Slika 9: Deleži posameznih odtokov na hidrogramu (Brilly in Šraj, 2019). ... 16
Slika 10: Tro-točkovna metoda določanja baznega odtoka (Brilly in Šraj, 2019). ... 17
Slika 11: V.p. Podbukovje I (foto: Krznar, 2021). ... 20
Slika 12: Merilna letev na v.p. Podbukovje I (foto: Krznar, 2021). ... 20
Slika 13: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1959–2019 na v.p. Podbukovje I. ... 21
Slika 14: V.p. Sosteska (foto: Krznar, 2021). ... 22
Slika 15: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 2006–2019 na v.p. Soteska. ... 22
Slika 16: V.p. Gorenja Gomila (foto: Krznar, 2021). ... 23
Slika 17: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1962–2019 na v.p. Gorenja Gomila. ... 24
Slika 18: V.p. Podbočje (foto: Krznar, 2021)... 25
Slika 19: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1926–2019 na v.p. Podbočje. ... 25
Slika 20: V.p. Meniška vas I (foto: Krznar, 2021). ... 26
Slika 21: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1961–2019 na v.p. Meniška vas. ... 27
Slika 22: V.p. 7308 Rožni Vrh I (foto: Krznar, 2021). ... 28
Slika 23: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1956–2019 na v.p. Rožni Vrh (I). ... 28
Slika 24: Mesečni ekstremi vodostajev na postaji v.p. Rožni vrh (I). ... 29
Slika 25: V.p. Prečna (foto: Krznar, 2021)... 30
Slika 26: Merilna letev na v.p. Prečna z označenim najvišjim vodostajem; desno: približan napis najvišje izmerjene gladine z datumom 2. 6. 1956 (foto: Krznar, 2021). ... 30
Slika 27: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1953–2019 na v.p. 7340 Prečna. ... 31
Slika 28: Posodobljena tabla označbe z najvišjo izmerjeno gladino na v.p. Prečna (foto: Krznar, 2021). ... 32
Slika 29: Mesečni ekstremi vodostajev na postaji v.p. 7340 Prečna. ... 33
Slika 30: V.p. Škocjan (foto: Krznar, 2021)... 34
Slika 31: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1961–2019 na v.p. 7380 Škocjan. ... 34
Slika 32: Analiza pogostosti pojava mesečnih konic ter prikazane največje vrednosti pretokov za
posamezni mesec v celotnem obdobju meritev na vodomerni postaji Podbukovje. ... 36
Slika 33: Prikaz največjih vrednosti pretokov za posamezni mesec v celotnem obdobju meritev na vodomerni postaji Soteska. ... 37
Slika 34: Analiza pogostosti pojava mesečnih konic ter prikazane največje vrednosti pretokov za posamezni mesec v celotnem obdobju meritev na vodomerni postaji Gorenja Gomila. ... 38
Slika 35: Analiza pogostosti pojava mesečnih konic ter prikazane največje vrednosti pretokov za posamezni mesec v celotnem obdobju meritev na vodomerni postaji Podbočje. ... 38
Slika 36: Analiza pogostosti pojava mesečnih konic ter prikazane največje vrednosti pretokov za posamezni mesec v celotnem obdobju meritev na vodomerni postaji Meniška vas (I). ... 39
Slika 37: Analiza letnih vodostajev ter prikazane največje vrednosti vodostaja za posamezni mesec v celotnem obdobju meritev na vodomerni postaji Prečna. ... 40
Slika 38: Analiza letnih vodostajev ter prikazane največje vrednosti vodostaja za posamezni mesec v celotnem obdobju meritev na vodomerni postaji Prečna. ... 40
Slika 39: Analiza pogostosti pojava mesečnih konic ter prikazane največje vrednosti pretokov za posamezni mesec v celotnem obdobju meritev na vodomerni postaji Škocjan. ... 41
Slika 40: Največji obdobni specifični odtoki po posameznih vodomernih postajah. ... 42
Slika 41: Dnevne količine padavin na pad. p. Prigorica od 24. 11. 2005 do 8. 12. 2005. ... 44
Slika 42: Visokovodni valovi v novembru in decembru 2005 in urne padavine, izmerjene na pad. p. Novo mesto. ... 46
Slika 43: Izločanje baznega odtoka v novembru in decembru 2005 - levo v.p. Podbočje, desno v.p. Podbukovje. ... 47
Slika 44: Dnevne količine padavin na pad. p. Hrib od 29. 5. 2006 do 1. 6. 2006. ... 48
Slika 45: Visokovodni valovi v maju in juniju 2006 in urne padavine, izmerjene na pad. p. Novo mesto. ... 49
Slika 46: Izločanje baznega odtoka na v.p. Podbočje v maju in juniju 2006. ... 50
Slika 47: Dnevne količine padavin na pad. p. Dobrnič od 17. 9. 2010 do 20. 9. 2010. ... 51
Slika 48: Vsota 4-dnevnih padavin od 8. ure 16. septembra do 8. ure 20. septembra 2010 (Strojan in sod., 2010). ... 52
Slika 49: Poplavljanje Krke v Kostanjevici (foto: Polajnar, 2010). ... 53
Slika 50: Oznaka najvišje izmerjene gladine Krke v Kostanjevici na Krki dne 19. 9. 2010 na objektu ob vodotoku (foto: Krznar, 2021). ... 53
Slika 51: Visokovodni valovi v septembru in oktrobru 2010 in urne padavine, izmerjene na pad. p. Novo mesto. ... 54
Slika 52: Izločanje baznega odtoka za v.p. Podbočje v septembru 2010. ... 55
Slika 53: Dnevne količine padavin na pad. p. Prigorica od 3. 11. 2013 do 26. 11. 2013. ... 56
Slika 54: Radarski sliki padavin 10. novembra ob 16:00 in 23:00 (ARSO, 2013). ... 57
Slika 55: Karta hidroloških opozoril (ARSO, 2013). ... 57
Slika 56: Razlivanje Krke pri Kostanjevici ob Krki (foto: Matej Jordan, 2013)... 58
Slika 57: Visokovodni valovi v novembru in decembru 2013 in urne padavine, izmerjene na pad. p. Novo mesto. ... 59
Slika 58: Izločanje baznega odtoka za val na v.p. Podbočje v novembru 2013. ... 60
Slika 59: Poplavljanje Krke v letu 2014 (vir: RadioKrka). ... 61
Slika 60: Prostorska razporeditev padavin od 12. septembra zjutraj do 14. septembra zjutraj (ARSO, 2014). ... 61
Slika 61: Karta intenzivnosti poplav izdelana po poplavnem dogodku. ... 62
Slika 62: Dnevne količine padavin na pad. p. Planina v Podbočju od 3. 10. 2015 do 20. 10. 2015. ... 63
Slika 63: Visoka voda oktobra 2015 v Kostanjevici na Krki (foto: Janoš Zore, DeloKostanjevica). ... 64
Slika 64: Visokovodni valovi oktobra 2015 in urne padavine, izmerjene na pad. p. Novo mesto. ... 65
Slika 65: Izločanje baznega odtoka na v.p. Gorenja Gomila za dogodek oktobra 2015. ... 66
Slika 66: Dnevne količine padavin na pad. p. Sodražica od 3. 11. 2016 do 24. 11. 2016. ... 67
Slika 67: Visokovodni valovi novembra in decembra 2016 in urne padavine, izmerjene na pad. p. Sevno. ... 68
Slika 68: Izločanje baznega odtoka na v.p. Podbočje v novembru 2016. ... 70
Slika 69: Dnevne količine padavin na pad. p. Grosuplje od 10. 9. 2017. do 20. 9. 2017. ... 71
Slika 70: Vsote padavin na samodejnih postajah 14.-21. september 2017 (ARSO, 2017). ... 71
Slika 71: Poplavljanje Temenice pri v.p. Rožni vrh I 17. septembra zjutraj (ARSO, 2017). ... 72
Slika 72: Razlivanje vode na v.p. Prečna pri vodostaju cca 335 cm 20. septembra dopoldne (ARSO, 2017). ... 72
Slika 73: Visokovodni valovi v septembru 2017 in urne padavine, izmerjene na pad. p. Novo mesto. 74 Slika 74: Izločanje baznega odtoka na v.p. Podbočje v septembru 2017. ... 75
Slika 75: Dnevne količine padavin na pad. p. Sodražica od 27. 5. 2019. do 31. 5. 2019. ... 76
Slika 76: 72-urna višina padavin od 27. 5. ob 8:00 do 30. 5. ob 8:00 (ARSO, 2019). ... 76
Slika 77: Visokovodni valovi v maju in juniju 2019 in urne padavine, izmerjene na pad. p. Novo mesto. ... 78
Slika 78: Izločanje baznega odtoka na v.p. Podbočje v maju in juniju 2019. ... 79
Slika 79: Prikaz števila nastopov Q2 na vodomernih postajah glede na desetletje. ... 81
Slika 80: Odnos med konico pretoka in padavinami na v.p. Podbočje. ... 85
Slika 81: Odnos med neto volumnom odtoka in padavinami na v.p. Podbočje. ... 86
KAZALO PREGLEDNIC
Preglednica 1: Seznam delujočih padavinskih postaj znotraj porečja Krke. ... 10
Preglednica 2: Seznam bližnjih delujočih postaj izven porečja Krke. ... 10
Preglednica 3: Deleži padavinskih postaj za prispevne površine zaledij posameznih vodomernih postaj za leta 2010, 2013, 2015, 2016 in 2017. ... 13
Preglednica 4: Delujoče vodomerne postaje na reki Krki. ... 15
Preglednica 5: Delujoče vodomerne postaje na pritokih reke Krke. ... 15
Preglednica 6: Prikaz visokovodnih valov, ki so se približali ali presegli vrednost Q100 na vodomernih postajah porečja Krke. ... 35
Preglednica 7: Izračun (ne)odvisnosti konic za obravnavane vodomerne postaje. ... 44
Preglednica 8: Visokovodni val v novembru in decembru 2005. ... 45
Preglednica 9: Časovni razmak med glavnino padavin in konico na posamezni v.p. za dogodek v novembru in decembru 2005 ... 46
Preglednica 10: Volumni in koeficienti odtoka za dogodek v novembru in decembru 2005. ... 47
Preglednica 11: Visokovodni val v maju in juniju 2006. ... 49
Preglednica 12: Časovni razmak med glavnino padavin in konico na posamezni v.p. za dogodek v maju in juniju 2006 ... 50
Preglednica 13: Volumni in koeficienti odtoka za dogodek v maju in juniju 2006. ... 51
Preglednica 14: Visokovodni val v septembru 2010. ... 54
Preglednica 15: Časovni razmak med glavnino padavin in konico na posamezni v.p. za dogodek v septembru 2010. ... 55
Preglednica 16: Volumni in koeficienti odtoka za dogodek v septembru 2010. ... 56
Preglednica 17: Visokovodni val v novembru 2013. ... 58
Preglednica 18: Časovni razmak med glavnino padavin in konico na posamezni v.p. za dogodek v novembru 2013. ... 59
Preglednica 19: Volumni in koeficienti odtoka za dogodek novembra 2013. ... 60
Preglednica 20: Visokovodni val oktobra 2015. ... 64
Preglednica 21: Časovni razmak med glavnino padavin in konico na posamezni v.p. za dogodek v oktobru 2015 ... 66
Preglednica 22: Volumni in koeficienti odtoka za dogodek oktobra 2015. ... 67
Preglednica 23: Visokovodni val novembra in decembra 2016. ... 68
Preglednica 24: Časovni razmak med glavnino padavin in konico na posamezni v.p. za dogodek novembra 2016. ... 69
Preglednica 25: Volumni in koeficienti odtoka za dogodek novembra 2016. ... 70
Preglednica 26: Visokovodni val v septembru 2017. ... 73
Preglednica 27: Časovni razmak med glavnino padavin in konico na posamezni v.p. ... 74
Preglednica 28: Volumni in koeficienti odtoka za dogodek v septembru 2017. ... 75
Preglednica 29: Visokovodni val 2019 v maju 2019. ... 77
Preglednica 30: Časovni razmak med glavnino padavin in konico na posamezni v.p. za dogodek v maju in juniju 2019. ... 78
Preglednica 31: Volumni in koeficienti odtoka za dogodek v maju in juniju 2019. ... 79
Preglednica 32: Prikaz vrednosti pretokov 2.- in 10.-letne povratne dobe na posameznih v.p. (ARSO, 2013b). ... 80
Preglednica 33: Prikaz števila nastopov 2- in 10-letnih voda na izbranih postajah porečja Krke od leta 1960 naprej. ... 80
Preglednica 34: Analiza potovanja visokovodnih valov med posameznimi vodomernimi postajami. . 81
Preglednica 35: Zbrani povprečni ter maksimalni volumni in koeficienti na posameznih vodomernih postajah. ... 82
Preglednica 36: Analiza predhodne namočenosti in intenzivnosti padavin. ... 83
Preglednica 37: Pretoki, volumni in padavine na posameznih v.p. - 1.del. ... 84
Preglednica 38: Pretoki, volumni in padavine na posameznih v.p. - 2.del. ... 84
Preglednica 39: Vrednosti korelacijskega koeficienta R za posamezne v.p... 86
Preglednica 40: Trajanje konice valov na vodomernih postajah Krke. ... 87
OKRAJŠAVE IN SIMBOLI
DRSV Direkcija Republike Slovenije za vode ARSO Agencija Republike Slovenije za okolje MOP Ministrstvo za okolje in prostor
v. p. vodomerna postaja pad. p. padavinska postaja
BOBER Boljše Opazovanje za Boljše Ekološke Rešitve
Ta stran je namenoma prazna.
1 UVOD
Poplave so lahko posledica več dejavnikov, najpogostejši pa je izredna količina padavin. K poplavam pri nas pa pripomore tudi geografska raznolikost Slovenije, saj nas obdaja gorski in hribovit svet, ki v naše doline po hudournikih prinaša silovito divjanje voda. Hudourniške poplave ogrožajo v Sloveniji približno 300.000 hektarjev zemljišč, medtem ko nižinske okoli 70.000 ha (Komac et al., 2008). Škoda zaradi poplav je odvisna predvsem od poseganja v poplavni prostor in dinamike tekočih voda. Z gradnjo objektov v bližini vodotokov potencialno škodo samo povečujemo, saj so zaradi tega pogostokrat potrebne dodatne regulacije v strugi, pogostokrat pa s tem prestavimo problem na nižje ležeče kraje, saj vodi v zgornjem toku ne pustimo, da se prosto razlije in se zadrži na poplavnih ravnicah. Problem predstavlja tudi urbanizacija naselij, saj s prekritjem prvotno zelenih površin z betonom in asfaltom pospešimo in povečamo padavinski odtok v strugo, posledično pa se povečajo tudi konice pretokov (Štajdohar et al., 2017).
Posledice poplav poskušamo v največji možni meri zmanjševati z različnimi gradbenimi in negradbenimi ukrepi (DRSV, 2020). Med slednje štejemo npr. napovedovanje poplav, omejevanje ali preprečevanje gradenj na poplavnih območjih, obveščanje in izobraževanje poplavno ogroženih subjektov, itd. (DRSV, 2020). Za zelo učinkovit ukrep v boju proti poplavam se je v zadnjih letih izkazalo predvsem hidrološko napovedovanje poplav. Za namene pravočasnega in podrobnejšega opozarjanja pred poplavami je bil na ARSO zasnovan Hidrološki prognostični sistem, ki temelji na opazovanih in napovedanih meteoroloških spremenljivkah (Petan et al. 2016). S pravočasno napovedjo poplav v kombinaciji s predhodnimi poplavnimi študijami omogočamo hitro in racionalno pripravo civilnim zaščitam, ter tudi lokalnim prebivalcem na nastop visokih voda. Pri napovedovanju poplav je torej pomembno, da se ugotovi, kdaj bo nastopil poplavni val in v kolikšnem obsegu se bo pojavil na določeni lokaciji. Seveda je napovedovanje poplav težavno na hudourniških območjih, saj je odziv hudournika na padavine zelo hiter in silovit (Frisco, 2018). Drugače je v primeru nižinskih vodotokov, kot je npr. reka Krka, za katero velja izrazito kraški režim. V takšnem primeru je odziv na padavine precej daljši, lahko traja več ur ali – kot to velja za primer reke Krke – tudi več dni.
V namen boljše priprave civilne zaščite ter prebivalcev na poplave smo v tej magistrski nalogi predstavili značilnosti in problematiko porečja Krke s hidrološkega vidika, poskušali pa smo tudi ugotoviti značilnosti visokovodnih valov ter vzroke nastopa le-teh.
1.1 Cilji magistrske naloge
Cilj magistrske naloge je ugotoviti odnos med padavinami, odtokom, volumnom odtoka, predhodno namočenostjo tal, ter s tem ugotoviti, kaj je glavni razlog za nastanek poplav na porečju Krke, ter kje in kdaj jih lahko pričakujemo v prihodnje. V ta namen je potrebno analizirali vse podatke meritev pretokov,
ki so na razpolago za glavne vodomerne postaje na porečju, ter ugotoviti, kdaj v zgodovini meritev so se pojavljali največji pretoki, tako po letih, kot po mesecih v posameznem letu.
Prav tako je cilj magistrske naloge podrobneje spoznati in analizirati lastnosti porečja Krke, s pomočjo katerih bi lažje opredelili karakteristike poplav na porečju. Zanima nas obseg preteklih visokovodnih valov na porečju, zato je potrebno v analizah določiti tudi volumne največjih dogodkov. Poleg tega je potrebno izračunati tudi koeficiente odtokov za zaledja do posameznih vodomernih postaj za vsak obravnavani visokovodni dogodek.
Za namen boljšega napovedovanja poplav je cilj naloge tudi ugotoviti čas potovanja med posameznimi vodomernimi postajami, in ugotoviti kako dolgo potrebujejo poplavni valovi v povprečju od gorvodne do naslednje vodomerne postaje.
2 TIPI POPLAV NA POREČJU KRKE
Na večini slovenskih rek nastopajo visoke vode in poplave največkrat spomladi in jeseni (dežno – snežni in snežno – dežni režim) (Bat et al., 2003). Zimske so manj pogoste, nastanejo po navadi ob kombinaciji izdatnih padavin, odjuge in taljenju snežne odeje. Spomladi je zaradi večje evapotranspiracije verjetnost poplav manjša, medtem ko poleti poplave nastanejo običajno lokalno zaradi intenzivnih nalivov in prizadanejo večinoma manjša porečja. Najpogostejše so jesenske poplave, ki nastanejo zaradi daljših in intenzivnih padavinskih obdobij (Bat et al., 2003).
Svetovna meteorološka organizacija (WMO, 2011) je razdelila poplave na hudourniške, rečne/fluvialne, sezonske, morske, mestne, poplave ledu in drobirja.
V Sloveniji vseh zgoraj naštetih tipov nimamo. Natek (2005) je poplave v Sloveniji razdelil glede na značilnosti slovenskega območja na:
hudourniške poplave,
nižinske poplave,
poplave na kraških poljih,
morske poplave,
mestne poplave.
V naslednjih podpoglavjih smo se osredotočili le na tipe poplav na porečju Krke. Na podlagi analize lastnosti porečja Krke tekom naloge ocenjujemo, da sta za obravnavano porečje značilna predvsem kraški in nižinski tip poplav. Omenjena tipa poplav sta opisana v nadaljevanju.
2.1 Kraški tip poplav
Značilnost kraškega tipa poplav je počasno naraščanje voda, ki nato stojijo po več dni in počasi odtekajo z območja (Dobravc, 2007). Krka je v zgornjem in deloma srednjem toku prava kraška reka, saj voda v njo priteka večinoma iz kraških izvirov. Zaradi vpliva kraškega podzemlja se reka na padavine lahko odziva nekaj dni kasneje, odvisno od predhodne količine vode v kraškem podzemlju. Tako najvišji pretoki niso tako izraziti, lahko pa velike količine vode trajajo dlje časa (v primerjavi s hudourniškimi vodotoki, ki so bolj značilni za Slovenijo) (Krka, 2021). Kraške poplave zaradi počasnega dotoka vode ne predstavljajo večje nevarnosti (Komac in Zorn, 2010). Pojavljajo se precej redno, ljudje pa smo se jim prilagodili tako, da smo se z glavnimi prometnicami in naselji umaknili na višje ležeča območja (Komac in Zorn, 2010). Spremljanje, analiza podatkov in napovedovanje kraških poplav je zaradi daljšega časa nastanka poplav lažje, kot opozarjanje pred hudouniškimi poplavami (Golob in Polajnar, 2015).
2.2 Nižinski tip poplav
Nižinske poplave so značilne za spodnji tok večjih vodotokov, ko struga preide v ravninske predele (Ministrstvo za okolje in prostor, 2016). V primeru Krke je ta prehod nekje v okolici Otočca, od koder je Krka dolvodno povsem drugačna reka (Komac et al., 2008). Tu se ob reki začenja široka poplavna ravnica, po kateri se Krka razliva ob vsakem nekoliko višjem vodostaju. Tovrstne redne poplavne vode se razlijejo po bližnjih travnikih do 300 m na vsako stran in ne povzročajo veliko škode, saj so površine neposredno ob vodotoku zelo redko poseljene. Te poplavne vode tečejo zelo počasi in mirno, odtekanje pa traja lahko več dni (Komac et al., 2008). Na območju rednih nižinskih poplav je najbolj na udaru Kostanjevica na Krki, ki je ob najvišjih vodostajih povsem nemočna pred hudimi poplavami. Krka poplavlja tudi pred izlivom v Savo od Bušeče vasi navzdol. Težave imajo tudi v Krški vasi, kjer lahko narasla Sava prepreči izlivanje Krke v reko, kar se je že zgodilo npr. ob poplavah 2. 11. 1990 ter 19. 9.
2010 (Komac et al., 2008).
3 OPIS POREČJA KRKE
Porečje Krke z 2315,1 km2 predstavlja 21,4 % porečja Save (slika 1) (Kolbezen in Pristov, 1998).
Povprečna gostota vodnega omrežja Krke je razmeroma nizka in znaša 0,73 km/km2 (Kolbezen in Pristov, 1998). Krka ima v celotnem toku dežno-snežni režim s skoraj enakovrednima viškoma pretokov tako spomladi kot jeseni (Krka, 2021). Prvi višek nastopi kot posledica taljenja snega ter spomladanskih deževij, jesenski višek pa prinesejo obilna jesenska deževja. Zaradi značilnosti kraškega podzemlja je nižek v poletju veliko izrazitejši kot zimski, saj kraško podzemlje zadrži vodo od jesenskih deževij še precej časa (Krka, 2021). Pozimi tako voda počasi odteka v površinske vode, pretirano nizkih pretokov pa ni.
Slika 1: Lega porečja Krke (ARSO, 2021g).
Reka Krka je ena večjih slovenskih rek, dolga 111 kilometrov (TD Krka, 2018). Domačini jo na svoji dolgi poti imenujejo na različne načine. Ponekod velja za »dolenjsko lepotico«, drugod pa za »zeleno lepotico« ter »mirno lepotico«. V svoji zgodovini je reka Krka veljala za pomembno prometno povezavo (TD Krka, 2018). Krka je najdaljši desni pritok Save v Sloveniji. Izvira na nadmorski višini 268 m v Suhi krajini v Kraški jami pod skalno pečino, v kateri se nahaja vhod v Kraško jamo (TD Krka, 2018).
Pri izviru gre za vodoravno izvirno jamo, iz katere le ob visokih vodostajih bruha narasla podzemna voda. Kot vidimo na sliki 2, se na mestu, kjer voda priteka na površje, oblikuje manjše jezerce, nato pa se po nekaj 10 metrih izoblikuje običajen profil vodotoka.
Porečje Krke
Slika 2: Jezerce na izviru Krke. Voda priteka izpod proda, na sliki levo spodaj (foto: Krznar, 2021).
Krka ima več pritokov kraškega značaja. To so izviri Poltarice, izviri Lipovke, Podbukovški studenec in Gabrovški studenec. Dokazano je tudi, da se v izvire Krke podzemeljsko pretakajo vse vode Grosupeljsko-Radenskega polja (Uhan in Kranjc, 2003). Krka teče v prvem delu 28 km proti jugovzhodu po široki dolini čez Žužemberk in dalje. Na tem delu reka Krka neopazno povečuje svoj pritok, saj priteka vanjo iz obeh strani voda iz kraškega podzemlja Suhe krajine. Pritokov v zgornjem delu Krke ni veliko. Eden večjih je npr. Globočec (desni pritok), drugi pa Višnjica (levi pritok), blizu samega izvira pa se iz desne v Krko izliva Poltarica. Značilni za del v okolici Žužemberka so lehnjakovi pragovi. Ob lehnjakovih pragovih so nekoč delovali številni mlini in žage, ki so danes več ali manj opuščeni (Krka, 2021). Svojo pot Krka nadaljuje v ožji dolini, nekaj kilometrov v obliki soteske med strmima pobočjema Ajdovske planote ter Kočevskega Roga na južni strani. Z desne strani se ji pridružita Radeščica (ali Radešca) in Sušica, nato pa se reka razširi na mestu, ki je poznano kot ena najmlajših tektonskih udorin v Sloveniji (okolica Straže) (Krka, 2021).
Po vodomerni postaji v Soteski reka Krka zavije proti severovzhodu oz. proti Novem Mestu, kjer z desne priteka pritok Težka voda, z leve pa Prečna (slika 3), nato pa se počasi začenja spreminjati v počasno nižinsko reko. Na tem delu prihaja pogostokrat do manjših razlivanj, poplavna ravnica je tu precej široka. Z desne še pridobi več pritokov z Gorjancev, z leve pa pri Dobravi priteče Radulja. V zadnjem
delu Krka vijuga čez Kostanjevico na Krki, kjer poplave prav tako pogostokrat povzročajo nevšečnosti, sledi pa še izliv v reko Savo.
Slika 3: Hidrografska karta porečja reke Krke (Vidmar, 2000, foto: Krznar, 2021).
Posebnost porečja Krke je kraško podzemlje. Kot vidimo na hidrografski karti porečja reke Krke (slika 3), v Krko priteka veliko podzemnih tokov predvsem iz jugozahoda (rdeče puščice). Reka po vsej svoji dolžini skoraj v celoti ohranja naravni tok in naravno obrežje. Teče po meji med alpskim in kraško- dinarskim območjem, kar ponuja veliko slikovitost in pestrost krajine ob njej (TD Krka, 2018). Na sliki 4 je prikazan relief porečja Krke.
Slika 4: Prikaz digitalnega modela reliefa porečja Krke.
4 PODATKI IN METODE
V programu SAGA GIS (SAGA GIS, 2017) smo izdelali prostorske prikaze ter analize porečja. Gre za orodje, s katerim lahko prikažemo, analiziramo in obdelamo prostorske podatke. Potrebne podloge in prostorske podatke, kot npr. razvodnico porečja in rečno mrežo pa smo v novem koordinatnem sistemu D96/TM pridobili na portalu eVode (DRSV, 2021), medtem ko smo koordinate vodomernih in padavinskih postaj pretvorili v izbranem pretvorniku koordinatnih sistemov SiTraNet (Kozmus Trajkovski in Stopar, 2020), v tem primeru iz D48/GK v D96/TM.
Seznam delujočih padavinskih postaj na porečju Krke smo sestavili s pomočjo spletnih strani Atlasa voda (DRSV, 2019) in Atlasa okolja (ARSO, 2017b). Dnevne padavine smo pridobili na meteorološkem portalu (ARSO, 2021c), urne (pluviografske) podatke pa smo pridobili iz interne baze podatkov za padavine pluviografskih postaj ARSO (ARSO, 2021e).
Podatke, ki smo jih potrebovali za analizo pretokov na vodotokih porečja Krke smo pridobili z ARSO (2021a; 2021b; 2021d; 2021f).
Za preučitev preteklih visokovodnih dogodkov na reki Krki smo uporabili poročila in publikacije, objavljene na straneh ARSO (ARSO, 2021f). Uporabljeni so bili tudi zapisi poplavnih dogodkov v Sloveniji za obdobje 2005-2017, zabeleženi s strani Centra za obveščanje RS, katere je pregledal ter tabelarično uredil ARSO (Krznar, 2018). V tem obdobju je bilo najdenih okoli 100 zapisov poplavnih dogodkov na porečju Krke. Tipi poplav so v zapisih razdeljeni v hudourniške poplave, obsežne poplave, poplavljene objekte, poplavljena cestišča in razlivanja (Krznar, 2018). Uporabljena so bila tudi nekatera poročanja o poplavah na porečju Krke iz medijev.
4.1 Izbira in analiza podatkov padavinskih in vodomernih postaj na porečju Krke 4.1.1 Padavinske postaje
Za analize smo uporabili vse delujoče padavinske postaje znotraj porečja (preglednica 1), ter še nekatere, ki se nahajajo izven, a vseeno blizu porečja (preglednica 2). Posamezne postaje so opremljene s pluviografom, ki zapisujejo 5-minutne padavine. S strani ARSO smo za padavinske dogodke do leta 2015 dobili 5-minutne padavine, za obdobje 2016–2019 pa pol-urne podatke. Te podatke smo nato pretvorili v urne vrednosti padavin.
Preglednica 1: Seznam delujočih padavinskih postaj znotraj porečja Krke.
Šifra padavinske postaje
Postaja
781 Grosuplje
167 Hrib
168 Sodražica
443 Zdenska Vas
169 Prigorica
244 Fužina
442 Grm
205 Sevno I (Pluviograf)
246 Dvor
444 Dobrnič
1066 Belšinja Vas
249 Novo mesto (Pluviograf) 248 Vinji Vrh pri Beli Cerkvi
236 Smednik
571 Planina v Podbočju
Preglednica 2: Seznam bližnjih delujočih postaj izven porečja Krke.
Šifra padavinske postaje
Postaja
253 Semič
174 Kočevje I (Pluviograf)
173 Grčarice
199 Želimlje
493 Gorenje Blato
242 Mokronog-Hrastovica
239 Sevnica
229 Sromlje
162 Šmarata (Pluviograf)
238 Veliki Trn
Točkovne podatke dnevnih in urnih vrednosti padavin smo s pomočjo metode Thiessenovih poligonov prostorsko porazdelili in jih v nadaljevanju uporabili za izračun koeficientov odtoka. Urne padavine smo
med drugim uporabili tudi za prikaze le-teh na hidrogramih visokovodnih valov v poglavju 6 ter za izračun intenzitet padavin.
Z metodo Thiessenovih poligonov smo ugotavljali, kolikšen delež padavin določene padavinske postaje pripada površini zaledja posamezne vodomerne postaje. Gre za prenos točkovno izmerjenih padavin na površino zaledja posamezne vodomerne postaje. Poligone konstruiramo s pomočjo simetral, ki povezujejo posamezne sosednje padavinske postaje. Tako dobimo mrežo poligonov in za vsak poligon reprezentativno padavinsko postajo (Brilly in Šraj, 2014). Thiessenove poligone smo določili s pomočjo orodja SAGA GIS (SAGA GIS, 2017), saj ima le-ta že vgrajeno možnost avtomatskega generiranja poligonov. Najprej smo v program uvozili razvodnice in vodotoke. Oba sloja smo obrezali na obravnavano porečje Krke v programu QGIS (Sherman, 2002). Potrebno je bilo še uvoziti lokacije vodomernih in padavinskih postaj, nato pa smo s pomočjo funkcije Thiessenovih poligonov prišli do končnih rezultatov, tj. deležev/uteži posameznih padavinskih postaj za prispevne površine zaledij vodomernih postaj.
Primer za padavinske dogodke od leta 2010 do leta 2017 je prikazan v preglednici 3. Thiessenove poligone smo zaradi različnih obdobij delovanja padavinskih postaj izdelali za tri primere. Za leti 2005 in 2006 (slika 5) so poligoni izdelani brez padavinske postaje Grosuplje, saj takrat ta ni delovala. Za leto 2019 (slika 7) so poligoni izdelani brez padavinske postaje Zdenska vas, saj takrat ni zabeleženih padavinskih meritev s te postaje. V letih 2010, 2013, 2015, 2016 in 2017 sta podatke beležili obe omenjeni postaji, zato so Thiessenovi poligoni za to obdobje izdelani za vse postaje, kar je razvidno na sliki 6 ter v preglednici 3, kjer so prikazani deleži padavinskih postaj glede na vodomerne postaje za to obdobje.
Slika 5: Prikaz Thiessenovih poligonov (označeno z rdečo) za padavinska dogodka 2005 in 2006, brez pad. p. Grosuplje (pad. p. označene z vijolično, v.p. s svetlo modro barvo).
Slika 6: Prikaz Thiessenovih poligonov za padavinske dogodke v letih 2010, 2013, 2015, 2016 in 2017.
Slika 7: Prikaz Thiessenovih poligonov za padavinski dogodek leta 2019, brez pad. p. Zdenska vas.
Preglednica 3: Deleži padavinskih postaj za prispevne površine zaledij posameznih vodomernih postaj za leta 2010, 2013, 2015, 2016 in 2017.
V.p. | Pad. p.
Podbukovje Soteska Gorenja Gomila
Podbočje Prečna Škocjan Meniška vas Gorenje
Blato
0,012 0,004 0,002 0,002
Želimlje 0,050 0,024 0,012 0,010
Sevno I 0,021 0,017 0,127
Grm 0,127 0,042 0,063 0,052 0,255
Belšinja Vas
0,034 0,028 0,200
Dobrnič 0,004 0,046 0,038 0,261
Mokronog- Hrastovica
0,002 0,023 0,002 0,430
Veliki Trn 0,013
Smednik- Raka
0,049 0,019
Se nadaljuje…
…Nadaljevanje preglednice 3.
Planina v Podbočju
0,020
Novo mesto 0,134 0,114 0,045 0,040 0,00001
Semič 0,060 0,050 0,255
Kočevje I 0,006 0,078 0,065 0,492
Grčarice 0,001 0,001 0,000
Prigorica 0,132 0,065 0,054 0,0003
Hrib 0,075 0,037 0,031
Sodražica 0,014 0,145 0,071 0,059
Fužina 0,074 0,141 0,074 0,061 0,028
Dvor 0,139 0,122 0,101 0,083 0,191
Vinji Vrh pri beli
cerkvi
0,027 0,081 0,411
Predgrad 0,009 0,008 0,062
Grosuplje 0,362 0,118 0,058 0,048
Sevnica 0,006 0,100
Zdenska vas
0,362 0,170 0,084 0,069
Na prispevno površino vodomerne postaje Podbočje, ki pokriva največji delež porečja, najbolj vplivata padavniski postaji Novo mesto z 11 % in Dvor z 10 % deleža. Na vodomerne postaje pritokov reke Krke najbolj vplivajo naslednje padavinske postaje:
V.p. Prečna: Pad. p Dobrnič in Grm z 26 %,
V.p. Škocjan: Pad. p. Mokronog-Hrastovica s 43 % in pad. p. Vinji Vrh pri beli cerkvi z 41 % in
V.p. Meniška vas: pad. p. Kočevje I z 49 %.
4.1.2 Vodomerne postaje
Sistem opazovanj in meritev temelji na klasični mreži vodomernih postaj (Kolbezen in Pristov, 1998).
Glede na nekatere stare zapise so prve vodomerne postaje začele delovati že leta 1850, leta 1940 pa je na Slovenskem ozemlju delovalo že 113 vodomernih postaj (Kolbezen in Pristov, 1998). Hidrološka opazovanja in meritve se lahko izvajajo nepretrgoma ali pa so občasna (Brilly in Šraj, 2014). Stalne meritve splošnega pomena izvaja ARSO. Pri analizah, kjer obdelujemo hidrološke podatke, moramo
zajeti čim daljše obdobje, če želimo zajeti zakonitosti pojava redkih dogodkov (Brilly in Šraj, 2014), zato smo v naših analizah uporabili vse razpoložljive podatke meritev pretokov.
Lokacije delujočih vodomernih postaj smo preverili na spletni strani Atlasa okolja (ARSO, 2017b), sloj
»Merilna mesta« »Hidrološka merilna postaja »tekoče površinske vode«, ter na spletni strani Atlasa voda (DRSV, 2019). Pomagali smo si tudi s podatki mesečnih statistik za vodomerne postaje na Krki in njenih pritokih. Vseh 17 delujočih postaj na porečju Krke je prikazanih v preglednicah 4 in 5, analizirane postaje pa so označeno z zvezdico (*).
Preglednica 4: Delujoče vodomerne postaje na reki Krki.
Šifra postaje Postaja Prispevna površina [km2] Kota »0« [m.n.v]
7029/7030* Podbukovje 348,06 259,22
7060* Soteska 950,12 167,59
7110* Gorenja Gomila 1873,63 148,67
7160* Podbočje 2252,98 146,27
*izbrane postaje za analizo o mesečnih in letnih konicah
Preglednica 5: Delujoče vodomerne postaje na pritokih reke Krke.
Vodotok Šifra postaje Postaja Prispevna površina [km2]
Kota »0«
[m.n.v.]
Grosupeljščica 7200 Mlačevo 34,11 324,05
Rašica 7220 Rašica 58,02 473,29
Poltarica 7230 Gradiček ni podatka 268,09
Višnjica 7235 Ivančna Gorica 47,82 321,98
Globočec 7245 Fužina 118,2 245,44
Radešca 7272* Meniška vas I 289,81 167,88
Temenica 7308* Rožni Vrh I 80,51 269,11
Prečna 7340* Prečna 295,19 163,82
Težka voda 7350 Stopiče 14,65 190,7
Radulja 7380* Škocjan 108,14 159,6
Studena 7409 Globočnice pri
Kostanjevici I
ni podatka 156,25
Bistrica 7440 Sodražica 28,19 532,05
Ribnica 7488 Prigorica I ni podatka 482,15
*izbrane postaje za analizo o mesečnih in letnih konicah
Za nadaljnje analize smo na podlagi razpoložljivih podatkov o pretokih (ARSO, 2021b) izbrali 4 vodomerne postaje na Krki in 4 vodomerne postaje na pritokih reke Krke. Lokacije izbranih vodomernih postaj za analize so prikazane na sliki 8.
Slika 8: Prikaz lokacij obravnavanih vodomernih postaj.
4.2 Analiza visokovodnih valov
Poplavni val ali hidrogram je sestavljen iz površinskega odtoka, padavin neposredno v strugo, medtoka in baznega odtoka (slika 9). Oblika hidrograma je posledica fizikalno-geografskih pogojev in padavin (Brilly in Šraj, 2019).
Slika 9: Deleži posameznih odtokov na hidrogramu (Brilly in Šraj, 2019).
4.2.1 Izločanje baznega odtoka
Izbranim visokovodnim valovom smo izločili bazni odtok s tro-točkovno metodo (slika 10). Ta metoda se za izločanje baznega odtoka v praksi pogosto uporablja. Točko 1 opredelimo kot trenutek, ko je pretok v strugi začel naraščati. Na drugi strani je bolj težavno določevanje trenutka, ko preneha površinski pretok (točka 3), izbira postopka pa je odvisna od neposrednih izkušenj in analiz (Brilly in Šraj, 2019).
Točka 2 se nahaja tam, kjer ordinata maksimalnega pretoka seka premico 1, naklon premice 1 pa je odvisen od poteka krivulje pred točko naraščanja. Točko 3 običajno izberemo v prevoju krivulje, ki predstavlja konec površinskega dela pretoka. To metodo smo uporabili za enostavne hidrograme z enim vrhom ter za tiste sestavljene valove, kjer smo ugotovili odvisnosti med konicami.
Slika 10: Tro-točkovna metoda določanja baznega odtoka (Brilly in Šraj, 2019).
Za določanje baznega odtoka na kompleksnejših, sestavljenih hidrogramih (z več konicami) smo določili (ne)odvisnost zaporednih konic s pomočjo empirične enačbe N = 0,862*A0,2, kjer je N čas v dnevih, A pa velikost prispevne površine v km2 (Pugelj, 2012; Šraj in ostali, 2013). Na podlagi razdalje N na grafu smo ocenili, ali še upoštevati določeno konico vala ali ne. Dve konici sta odvisni takrat, ko vrednost N seže v začetek naslednjega oz. v konec prejšnjega vala.
4.2.2 Izračun volumna posameznega visokovodnega vala in pripadajočega koeficienta odtoka Volumen visokovodnih valov smo dobili tako, da smo izračunali razliko med merjenim urnim pretokom in baznim odtokom. Ta razlika nam je tako dala potreben površinski odtok Qpov. Površinski odtok imenujemo del padavin, ki prispejo na površino in se ne zadržijo na rastlinah ali v tleh ali izhlapijo, temveč odtečejo površinsko in podpovršinsko v mrežo vodotokov (Brilly in Šraj, 2014) Za končno
vrednost volumna v m3 smo tako izračunani površinski odtok pomnožili še s časovnim korakom ene ure.
Koeficient odtoka predstavlja razmerje med odteklo in padlo vodo. Koeficient je odvisen od več dejavnikov, npr. lastnosti porečja, intenzivnosti in trajanja padavin, vlažnosti zemljišča, letnega časa itd.
Določamo ga na osnovi podatkov iz literature ali meritev oz. empiričnih enačb. Najvplivnejši dejavnik na razliko med padlo in odteklo količino vode je infiltracija padavin. Manj vpliva ima po navadi izhlapevanje (Brilly in Šraj, 2019). V nalogi smo koeficiente odtoka izračunali tako, da smo debelino vodne plasti delili s povprečno količino padavin, določenih s pomočjo Thiessenovih poligonov.
Debelino vodne plasti smo izračunali s pomočjo volumna vala in površine prispevnega območja vodomerne postaje.
5 ANALIZA OBDOBNIH STATISTIK ZNAČILNIH PRETOKOV V tem poglavju smo izdelali naslednje analize:
analizo visokovodnih konic – mesečnih ekstremov,
primerjavo pogostosti pojava konic po mesecih in
primerjavo specifičnih odtokov.
Izdelali smo analizo mesečnih ekstremov za 4 vodomerne postaje na Krki in za 4 vodomerne postaje na pritokih Krke. Za izbrane postaje smo analizirali podatke o mesečnih konicah (Qvk) za obdobje, za katero imamo na razpolago meritve. 2019 je zadnje leto, za katero je bilo še možno pridobiti podatke v takšni obliki. Vse postaje so bile do vključno leta 2016 posodobljene v okviru projekta BOBER s strani ARSO (ARSO, 2016).
V analizah smo na grafičnih prikazih informativno dodali črte povratnih dob pretokov. Uporabljeni so bili ARSO-vi izračuni verjetnostnih analiz po porazdelitveni funkciji Pearson 3 (ARSO, 2013b).
5.1 Analiza visokovodnih konic – mesečnih ekstremov na porečju Krke 5.1.1 Vodomerna postaja 7029/7030 Podbukovje (I)
V.p. 7029/7030 Podbukovje je prva vodomerna postaja na reki Krki (slika 11), podatke pa beleži od leta 1959 (ARSO, 2021a). Leta 2015 se je postaja posodobila, od takrat naprej jo najdemo pod šifro 7029 (pred tem 7030). V analizo smo tako združili niza podatkov stare in nove postaje v en zvezen niz. Do leta 1991 so za postajo na voljo podatki dnevnih opazovanj, od leta 1991–2015 so se podatki beležili z limnigrafom, kasneje pa s tlačno sondo (ARSO, 2021a).
Slika 11: V.p. Podbukovje I (foto: Krznar, 2021).
Slika 12: Merilna letev na v.p. Podbukovje I (foto: Krznar, 2021).
Kot vidimo na sliki 12, so posodobljene vodomerne postaje med drugim opremljene tudi z (običajno) poševno merilno letvijo.
Slika 13: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1959–2019 na v.p. Podbukovje I.
Analiza mesečnih ekstremov (slika 13) je pokazala, da je leta 2010 zabeležen izjemno velik pretok.
Pretok 19. 9. 2010 je znašal 121 m3/s, kar močno presega 100-letno povratno dobo. 10-letna povratna doba je bila poleg leta 2010 presežena le še septembra leta 1973, še nekajkrat pa so se pretoki precej približali tej meji. Iz analize je razvidno, da se je to samo v prejšnjem desetletju zgodilo kar štirikrat (slika 13).
5.1.2 Vodomerna postaja 7060 Soteska
V.p. Soteska je naslednja vodomerna postaja na reki Krki (slika 14). Nahaja se v bližini Dolenjskih Toplic. Gre za postajo, ki deluje od leta 2006 (ARSO, 2021a). Pred tem se je beležilo podatke na v.p.
7040 Dvor, ki se je nahajala nekaj kilometrov gorvodno. Od leta 2006 do 2012 so meritve potekale s tlačno sondo, nato se meritev ni izvajalo več kot 2 leti – do aprila 2015. Tisto leto se je posodobila postaja v okviru BOBER, zdaj se meritve izvajajo z novo tlačno sondo ter z radarskim merilnikom (ARSO, 2021a).
0 20 40 60 80 100 120 140
1959 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018
Pretok[m3/s]
Leto
Mesečni ekstremi - 7029/7030 Podbukovje (I)
Qvk_mesečni Q2 Q10 Q100
Slika 14: V.p. Sosteska (foto: Krznar, 2021).
Slika 15: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 2006–2019 na v.p. Soteska.
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2015 2016 2017 2018 2019
Pretok[m3/s]
Leto
Mesečni ekstremi - 7060 Soteska
Ker je v.p. 7060 Soteska novejša postaja, zanjo ni na voljo izračunanih povratnih dob pretokov, saj velja, da čim daljše je obdobje meritev, tem boljše so ocene pretokov za daljše povratne dobe (ARSO, 2013b).
Iz tega razloga na sliki 15 ni prikazanih črt, ki označujejo povratne dobe pretokov.
Največji pretok je bil zabeležen septembra leta 2010, ta je znašal 263 m3/s. Omeniti gre še pretoka v letih 2012 in 2017, ko je vrednost pretok znašala okoli 200 m3/s, kar lahko ocenimo kot pretok 10-letne povratne dobe. To ocenjujemo glede na podatek (ARSO, Povratne dobe…2013), da je na bivši vodomerni postaji 7040 Dvor, ki se je nahajala nekaj km gorvodno, pretok 10-letne povratne dobe znašal 181 m3/s.
5.1.3 Vodomerna postaja 7110 Gorenja Gomila
Približno 14 km dolvodno od Novega mesta se nahaja v.p. 7110 Gorenja Gomila (slika 16). Na njej se podatke beleži od leta 1962 (ARSO, 2021a). Do leta 2013 so se pretoki merili z limnigrafom, leta 2014 meritev ni, od leta 2015 pa meritve potekajo s tlačno sondo in z radarskim merilnikom (ARSO, 2021a).
Slika 16: V.p. Gorenja Gomila (foto: Krznar, 2021).
Slika 17: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1962–2019 na v.p. Gorenja Gomila.
Kot je razvidno iz grafa mesečnih ekstremov (slika 17), je izreden padavinski dogodek septembra 2010 povzročil rekord tudi na tej postaji. Pretok je znašal kar 405 m3/s. Opazen je tudi povečan trend pretokov, ki presežejo mejo 10-letne povratne dobe v prejšnjem desetletju. To se je zgodilo kar 8 krat v obdobju 2010–2019, kar nakazuje na velik vpliv podnebnih sprememb v smislu povečanja števila ekstremnih padavinskih dogodkov na tem območju.
5.1.4 Vodomerna postaja 7160 Podbočje
Zadnja vodomerna postaja na reki Krki je v.p. 7160 Podbočje (slika 18). Je edina postaja na obravnavanem porečju, ki ima podatke o pretokih od leta 1926 (ARSO, 2021a). V obdobju 1926–2008 so podatki beleženi deloma na podlagi dnevnih opazovanj in deloma na podlagi limnigrafa. V obdobju 2008–2015 se je za merjenje uporabljala tlačna sonda, nato pa je tudi ta postaja bila posodobljena v okviru ARSO-vega projekta BOBER. Meritve potekajo s tlačno sondo in z radarskim merilnikom (ARSO, 2021a).
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
1962 1963 1965 1967 1969 1970 1972 1974 1976 1977 1979 1981 1983 1984 1986 1988 1990 1991 1993 1995 1997 1998 2000 2002 2004 2005 2007 2009 2011 2012 2015 2017 2019
Pretok [m3/s]
Leto
Mesečni ekstremi - 7110 Gorenja Gomila
Q2 Q10 Q100
Slika 18: V.p. Podbočje (foto: Krznar, 2021).
Slika 19: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1926–2019 na v.p. Podbočje.
100-letni pretok se je v obdobju meritev na tej postaji zgodil enkrat in sicer leta 2010 (slika 19), ko je pretok dosegel vrednost 468 m3/s. Meja Q100 znaša na postaji v Podbočju 451 m3/s. Poleg septembra
0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0 450,0 500,0
1926 1928 1931 1934 1936 1939 1942 1945 1948 1951 1953 1956 1959 1961 1964 1967 1969 1972 1975 1977 1980 1983 1985 1988 1991 1993 1996 1999 2001 2004 2007 2009 2012 2015 2017
Pretok[m3/s]
Leto
Mesečni ekstremi - 7160 Podbočje
Qvk_mesečni Q2 Q10 Q100
2014 se meji Q100 močno približajo še trije dogodki v prvi polovici prejšnjega stoletja, kar dokazuje, da se ekstremni dogodki ne pojavljajo samo v zadnjem obdobju, kot se to dandanes pogostokrat predvideva. Meja 10-letne povratne dobe pretokov znaša 387 m3/s. Ta meja je bila v obdobju meritev presežena 8-krat, od tega 6-krat v obdobju 1926–1953. Še 8-krat pa so se pritoki precej približali tej meji.
5.1.5 Vodomerna postaja 7270/7272 Meniška vas (I)
Prvi analiziran pritok reke Krke je potok Radešca, ki se kot desni pritok izliva v reko Krko pod Sotesko v bližini Dolenjskih toplic. Od leta 2016 najdemo vodomerno postajo v Meniški vasi pod šifro 7272 in imenom Meniška vas I (ARSO, 2021a). V.p. se nahaja cca. 600 m zračne linije od izliva v Krko (slika 20). Potok sicer izvira v podnožju Kočevskega roga in pride na površje v obliki kraškega jezerca v Podturnu pri Dolenjskih Toplicah (Potok Radeščica, 2021).
Meritve na tej postaji potekajo od leta 1961 (ARSO, 2021a). Do maja 2015 so bila dnevna opazovanja, od septembra 2015 pa mertive potekajo s pomočjo tlačne sonde in radarja (ARSO, 2021a). Vmes se je postaja posodobila. Niza podatkov stare in nove postaje smo združili in izdelali prikaz mesečnih ekstremov pretokov (slika 21).
Slika 20: V.p. Meniška vas I (foto: Krznar, 2021).
Slika 21: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1961–2019 na v.p. Meniška vas.
Analiza mesečnih ekstremov je pokazala, da so se največji pretoki zgodili v obdobju 2008–2015, ko je vrednost pretokov kar 11-krat presegla mejo Q10 (48,3 m3/s), ter 2-krat mejo Q100 (58,6 m3/s). Izven tega obdobja je bila meja Q10 presežena le aprila leta 1972, ko je izmerjen pretok znašal 48,5 m3/s. Na splošno pa je v tem tisočletju opazen povečan trend pretokov nad mejo Q2, ki je na tej postaji 38,6 m3/s.
5.1.6 Vodomerna postaja 7308/7310 Rožni Vrh (I)
V okolici Trebnjega se nahaja v.p. 7308 Rožni Vrh I (slika 22), ki meri pretoke na potoku Temenica.
Zanimivost Temenice je ta, da na svoji poti do izliva v reko Krko dvakrat ponikne. Gre za eno najbolj značilnih ponikalnic slovenskega krasa (Krka, 2021). V Prečni, kjer je tretji in zadnji izvir tega vodotoka, se potok preimenuje v Prečno, kjer se nahaja še ena vodomerna postaja, katero smo analizirali v naslednjem podpoglavju 5.17.
Do konca leta 2013 je v.p. Rožni Vrh imela šifro 7310 (ARSO, 2021a). V tem obdobju se je pretoke spremljalo na podlagi dnevnih opazovanj. Po posodobitvi postaje v okviru projekta BOBER je postaja dobila šifro 7308, meritve potekajo s tlačno sondo in z radarskim merilnikom (ARSO, 2021a).
0 10 20 30 40 50 60 70
1961 1962 1963 1965 1967 1968 1970 1971 1972 1990 1991 1992 1994 1995 1996 1998 1999 2000 2002 2003 2004 2006 2007 2008 2010 2011 2012 2014 2015 2016 2018 2019
Pretok[m3/s]
Leto
Mesečni ekstremi - 7270/7272 Meniška vas (I)
Qvk_mesečni Q2 Q10 Q100
Slika 22: V.p. 7308 Rožni Vrh I (foto: Krznar, 2021).
Slika 23: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1956–2019 na v.p. Rožni Vrh (I).
Graf mesečnih ekstremov za v.p. Rožni vrh (slika 23) prikazuje zanimivo dogajanje skozi obdobje meritev. Kot vidimo, imamo v obdobju 1959–1969 precej zabeleženih pretokov nad mejo 10-letne povratne dobe, ki znaša 10,7 m3/s. Takšnih meritev je bilo kar 12 oz. v tem obdobju povprečno kar 1-
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
1956 1957 1959 1961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2003 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018
Pretok[m3/s]
Leto
Mesečni ekstremi - 7308/7310 Rožni Vrh (I)
Qvk_mesečni Q2 Q10 Q100
krat na leto. Med letoma 1969 in 2010 je sledilo precej mirno dogajanje. Med leti 1975 in 1995 smo lahko celo priča 20-letnemu obdobju brez zabeleženega pretoka velikosti vsaj Q2 (5,62 m3/s). Na drugi strani pa je po letu 2010 zabeleženih 7 meritev nad vrednostjo Q10. Najvišji pretok je septembra leta 2014 znašal 17,9 m3/s.
Po analizi smo ugotovili, da takšna analiza v resnici ni merodajna, saj so bila do leta 2014 na voljo le dnevna opazovanja, kar pomeni da je podatek o konici precej odvisen od trenutka beleženja s strani opazovalca. Dolgo obdobje brez zabeleženih visokih konic si lahko razlagamo torej tako, da ravno v času večje konice ni bilo opazovalca na terenu (Šupek, 2021a).
Da graf na v.p. Rožni vrh do leta 2014 ni merodajen, vidimo tudi na grafu vodostajev (slika 24), ki ima povsem drugačno obliko. Podatke vodostajev smo naknadno dobili s strani ARSO.
Slika 24: Mesečni ekstremi vodostajev na postaji v.p. Rožni vrh (I).
Glede na vodostaj iz leta 2010, ki je bil večji od vodostaja leta 2014, ko je bila presežna meja Q100, lahko s precejšnjo gotovostjo trdimo, da smo bili tudi leta 2010 priča 100-letnemu pretoku.
5.1.7 Vodomerna postaja 7340 Prečna
V.p. 7340 Prečna (slika 25) se nahaja zahodno od kraja Prečna in meri vodostaje vodotoka Prečna od leta 1953 dalje (ARSO, 2021a). Potok Prečna izvira v Luknji nekaj 100 m višje od postaje. Kot že omenjeno, gre za tretji izvir potoka Temenica, ki se v tem delu imenuje Prečna. Od leta 1953 do leta
0 50 100 150 200 250 300
1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019
Hvk [cm]
Leto
Mesečni vodostaji - 7308/7010 Rožni vrh (I)
konca leta 2015 se je podatke o pretokih beležilo limnigrafsko, od 2016 po posodobitvi pa z radarskim merilnikom in tlačno sondo (ARSO, 2021a).
Slika 25: V.p. Prečna (foto: Krznar, 2021).
Slika 26: Merilna letev na v.p. Prečna z označenim najvišjim vodostajem; desno: približan napis najvišje izmerjene gladine z datumom 2. 6. 1956 (foto: Krznar, 2021).
Slika 27: Mesečni ekstremi pretokov za obdobje 1953–2019 na v.p. 7340 Prečna.
Graf mesečnih ekstremov za v.p. Prečna (slika 27) se precej razlikuje od ostalih analiziranih grafov v nalogi. Lahko se ga primerja le z v.p. Temenica. Glede na podatke mesečnih konic pretoki do konca leta 2008 ne presežejo meje 10-letne povratne dobe, ki znaša 24,3 m3/s. Od začetka 2009 dalje pa pretoki redno presegajo to vrednost. Najvišji pretok je bil izmerjen septembra 2010 in je znašal 46,5 m3/s.
A kot vidimo na sliki 26, je bila na postaji najvišja izmerjena gladina označena z datumom junija 1956.
Po podatkih ARSO je takratni mesečni ekstrem znašal 18,2 m3/s, kar pa glede na označbo na sami postaji ne bi smelo držati. Po tem, ko smo na to opozorili agencijo, so tablico z oznako že prestavili na vodostaj 350 cm, kolikor je ta znašal septembra 2010 (slika 28).
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0
1953 1954 1956 1958 1960 1962 1964 1966 1968 1970 1972 1974 1976 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018
Pretok[m3/s]
Leto
Mesečni ekstremi - 7340 Prečna
Qvk_mesečni Q2 Q10 Q100
Slika 28: Posodobljena tabla označbe z najvišjo izmerjeno gladino na v.p. Prečna (foto: Krznar, 2021).
Razlog, da so od leta 2009 konice precej višje, je v tem, da je meritev pretoka, izvedena v času poplave leta 2010, dala bistveno višji pretok pri visoki vodi kot je bil določen iz pretočnih krivulj, čemur je sledila sprememba pretočne krivulje (Šupek, 2021b). Pretvorba po novih pretočnih krivuljah se je uporabila nato od leta 2009, saj poteka obdelava in objava hidroloških podatkov z enoletnim zamikom.
Popravki pretočne krivulje so se nanašali na zgornje dele pretočnih krivulj, ki so zdaj višji. Po prejšnjih pretočnih krivuljah je vodostaju H=350 cm pripadal pretok 20,6 m3/s, po zdajšnjih pa 46,5 m3/s (Šupek, 2021b). So pa nekatere meritve v zadnjih letih ob zelo visokih vodostajih (npr. dne 16. 10. 2015 in dne 20. 9. 2017, ko je vodostaj znašal 336 cm, pretoka pa 20,87 m3/s in 21,11 m3/s) kljub temu dale precej manjši pretok, kot je to v obdobju po 2009 značilno, kar gre pripisati razlivanju na poplavne ravnice dolvodno od vodomerne postaje, kjer so možne morebitne zajezitve, kar posledično pomeni manjšo hitrost in s tem manjši pretok (Šupek, 2021b).
Slika 29: Mesečni ekstremi vodostajev na postaji v.p. 7340 Prečna.
Tudi za to postajo smo naknadno pridobili podatke obdobnih statistik vodostajev, da jih primerjamo s pretoki. Že na prvi pogled se vidi, da se nivogram (slika 29) precej razlikuje od hidrograma (slika 27), saj so največji izmerjeni vodostaji skozi celotno obdobje dosegali od 300–350 cm, medtem ko naj bi glede na sliko 24 pretoki do leta 2009 dosegali le vrednosti do okoli 20 m3/s, po tem pa vse do 46 m3/s.
5.1.8 Vodomerna postaja 7380 Škocjan
Zadnja obravnavana postaja na pritokih reke Krke je v.p. 7380 Škocjan (slika 29), kjer se meri pretoke na potoku Radulja. Radulja se v Krko izliva nekaj km nižje od v.p. 7110 Gorenja Gomila. Na postaji v Škocjanu se beležijo podatki od leta 1961 dalje (ARSO, 2021a). Do leta 1995 so se pretoki beležili na podlagi dnevnih opazovanj, nato pa do 2014 po večini s pomočjo limnigrafa. Vmes se je leta 2005 uporabljala tlačna sonda, leta 2008 in 2009 pa se je pretok beležil s pomočjo plovca. Leta 2015 se je postaja posodobila, pretok se meri zdaj z radarskim merilnikom in tlačno sondo (ARSO, 2021a).
0 50 100 150 200 250 300 350 400
1954 1956 1959 1961 1964 1966 1969 1971 1974 1976 1979 1981 1984 1986 1989 1991 1994 1996 1999 2001 2004 2006 2009 2011 2014 2016 2019
Hvk [cm]
Leto
