UVOD
O branama uopšte
Hidrotehničke građevine služe za iskorišćavanje vodnih resursa u razne svrhe. Za
nekoliko hidrotehničkih građevina zajedno (kao što su energetske građevine, vodousporene,
vodopropusne, transportne i dr.) često se kaže da su to
hidročvorovi
. Jedna od osnovnih
hidrotehničkih građevina je
brana
. Ona služi da se zapriječi riječna dolina na svom najužem
dijelu da bi se stvorila akumulacija vode i koristila za najrazličitije svrhe. Na velikim i
plovnim rijekama brana služi za podizanje nivoa vode rijeke čime se stvara visinska razlika
između nivoa ispred i iza brane. Time se stvara mogućnost akumulisanja vode ispred pregrade
(brane) tako da u periodima za zahvat vode iz rijeke za neke potrebe (vodovod,
navodnjavanje,...), količina zahvaćene vode može da bude i veća od trenutnog dotoka rijekom
jer imamo na raspolaganju dodatnu količinu vode sakupljene u akumulacionom jezeru. Osim
ove prednosti, izgradnja brane, i tako stvorena denivelacija gornje i donje vode, može se
koristiti i za proizvodnju električne energije stvaranjem potencijalne energije za pokretanje
protočnih električnih postrojenja.
Tipovi brana
Brane se dijele na
pokretne
i
nepokretne
. Pokretne brane se koriste na brodskim
prevodnicama plovnih rijeka i kao zatvaračice prelivnih polja. Grade se od čelika i obično se
pokreću vertikalno specijalnim uređajima. Nepokretne brane u uzanim riječnim dolinama
služe za zaprečavanje doline i stvaranje akumulacionih jezera. U nekim branama nalazi se
hala sa generatorima, hala za remont, komandna sala, prostorije za smještaj tehničkog osoblja
za održavanje objekta, i dr.
Brane koje služe za proizvodnju električne energije mogu da budu
protočne
kada
stvaraju isključivo denivelaciju, a ne akumulisanu vodu. Drugi tip su
akumulacione,
kada se
u periodima smanjene potrošnje voda akumuliše za period kada je potrošnja struje velika,
odnosno za period kada je proticaj kroz turbine veći od trenutnog doticaja rijekom. U slučaju
da postoji mogućnost izgradnje akumulacije iznad postojeće brane na vodotoku, pojavljuje se
i treći tip. To su
reverzibilne
akumulacije
. U periodu kada imamo veće doticaje rijekom
nego što je potrebno, stvara se višak električne energije koji se koristi za rad crpne stanice
koja pumpa vodu u reverzibilnu akumulaciju. U drugom periodu, kada su doticaji rijeke mali,
voda se sa istom cijevi vraća nazad na turbine i proizvodi dodatnu električnu energiju.
Po svojim konstruktivnim karakteristikama, načinu prihvatanja opterećenja od vode i
prenošenja istog na tlo, brane mogu biti:
1. gravitacione
- spoljašnjim silama se suprotstavljaju sopstvenom težinom.
Podrazumijeva se da su betonske;
2. olakšane
- grade se ukoliko se predvidi dobar drenažni sistem koji će znatno
smanjiti uzgon i ukoliko je tlo dobro nosivo;
3. lučne-
konstrukcija se pritisku vode ne suprotstavlja svojom težinom već
upiranjem u bokove doline
Slika 3: lučna brana
FAZE U PROJEKTOVANjU BRANA
Kod projektovanja hidrotehničkih objekata uopšte, pa i brana, obično se
podrazumijevaju dvije faze radova.
Prva faza
obuhvata izučavanje riječnog toka sa gledišta
količina vode, ravnomjernosti protoka, količina padavina, obraslosti, erozije sliva, itd. U ovoj
fazi nastoji se da se sagledaju sve mogućnosti za projektovanje i građenje energetskih
objekata, objekata za akumulisanje vode i korišćenje za piće i navodnjavanje, za
snabdijevanje industrije i druge svrhe, i njihov razmještaj u slivu. To obuhvata idejno rješenje
hidrotehničkog objekta.
Drugu fazu
čine projektantski radovi na izradi glavnih projekata objekata. Radovi
prve faze imaju karakter istražnih radova. Podaci prikupljeni tom prilikom predstavljaju
osnovu za projektovanje brana.
U fazi istražnih radova
prikupljaju se kod budućih akumulacija podaci o obimu
potapanja poljoprivrednih i drugih površina za izmještanje naselja i postojećih saobraćajnica
iz riječne doline koja se potapa. Takođe, sagledavaju se potrebe za prostorom namijenjenim
za građenje novih saobraćajnica i naselja. Iz podataka istražnih radova utvrđuje se obim
ulaganja finansijskih sredstava i analizira ekonomičnost ulaganja, bilo da se radi o ulaganjima
u energetiku, bilo o ulaganjima u druge svrhe (snabdijevanje naselja ili industrije vodom,
navodnjavanje, itd.).
Poznato je da u svim oblastima inženjerstva geodetski radovi prethode projektovanju.
Isto je i kod hidrotehničkih objekata. Geodetski radovi prate proces projektovanja, građenja, a
kod nekih građevina i cijeli tok održavanja. To je, na primjer, redovan slučaj kod brana i
nekih drugih hidrotehničkih građevina.
TOPOGRAFSKO-GEODETSKA DOKUMENTACIJA POTREBNA
ZA PROJEKTOVANjE BRANE
Izgradnjom jedne brane za veću akumulaciju dolazi do potapanja riječne doline i
formiranja jezera dugog više kilometara. Radi toga dolazi do potrebe projektovanja i građenja
raznih drugih građevina i objekata kao što su: saobraćajnice, tuneli, dalekovodi, odbrambeni
nasipi, kanali, itd. U takvim slučajevima mora se sprovesti pored ostalog i eksproprijacija
zemljišta za potrebe građenja objekata. Geodetski radovi, iz naprijed rečenog, vidi se da su
raznovrsni i obimni.
Podloge za sva projektovanja čine:
planovi
(razmjere 1:100, 200, 250, 500, 1000, 2500, 5000), bez deformacija
karte
(razmjere 1:5000, 10000, 25000, 50000, 100000) sa deformacijama
profili
različite razmjere 1:A/V
Za izučavanje sliva jedne rijeke čije vode žele da se koriste u razne svrhe potrebne su
karte
. Razmjera karte zavisi od veličine sliva. Za velike rijeke potrebna je karta razmjere
1:200 000, za rijeke srednje veličine
karta razmjere 1:50 000- 1:100 000, dok je za manje
rijeke potrebna karta razmjere 1:25 000 ili 1:50 000. Na osnovu podataka sa karte crta se
podužni profil rijeke koji služi za izbor položaja brane i određivanje granice uzvodnog uspora
vode. Za ovu svrhu najpogodnije su karte razmjere 1:25 000 ili 1:50 000, sa razmakom
izohipsi 5-20 m. Za bliže određivanje položaja brane pogodne su karte razmjere 1:10 000-
1:25 000 sa razmakom izohipsi 2-5 m.
Za izradu glavnog projekta potrebno je izvesti obimne
inženjersko-geodetske
radove
.
Geodetski radovi ovde sadrže detaljna snimanja terena za izradu situacionih planova na
kojima se dalje mogu izraditi glavni projekti za branu i eventualne prateće objekte
(hidrocentrale,...). Razmjere planova mogu biti različite. Za lociranje brane, u zavisnosti od
njene veličine, treba usvojiti jednu osnovnu razmjeru. Za veće brane (ili komplekse objekata
uz branu) pogodna je razmjera 1:5000. Za srednje i manje brane sa propratnim objektima
pogodne su razmjere 1:2000 ili 1:2500.
Razmjera 1:2500 nije pogodna za projektovanje, ali su u ovoj razmjeri kod nas
izrađeni katastarski planovi sa snimljenim parcelama individualnih vlasnika. Ovi planovi
nemaju visinsku predstavu. Ona se može najlakše dopuniti iz podataka
aerofotogrametrijskog snimanja
. Na taj način se postižu izvijesne uštede jer se isti planovi
koriste i za izradu projekta eksproprijacije zemljišta.
Za detaljna projektovanja, snimanja mjesta buduće brane treba izvesti za razmjeru
1:1000, 1:500 i 1:200 sa razmakom izohipsi od 0,5-1,0
m.
U ova snimanja spadaju i snimanja raznih profila kao što su na primjer:
profil mjesta
brane
i
profili upravni na osovinu brane
,
profil riječnog korita
,
profil za preliv
, itd.
Za potrebe snimanja, a kasnije i obilježavanja brana, treba projektovati i realizovati
geodetsku trigonometrijsku
i
poligonsku
mrežu. U našim uslovima obično se koristi
postojeća državna triangulacija
. Nju treba samo dopuniti novim tačkama i izvršiti novo
izravnanje mreže, svih tačaka zajedno. To znači da treba oformiti lokalnu geodetsku mrežu
