Urbana hidrologija i meteorologija

GRA

Đ

EVINSKI FAKULTET U BEOGRADU 

ODSEK ZA PLANIRANJE I GRA

Đ

ENJE NASELJA 

VII semestar 

URBANA HIDROLOGIJA I METEOROLOGIJA 

UVOD U HIDROLOGIJU 

Skripta 

mr Jasna Petrovi

ć

, dipl. inž. 

Beograd, 2001. 

SADRŽAJ 

PRVI DEO: UVOD U HIDROLOGIJU I URBANU HIDROLOGIJU 

 
1. UVOD  ...........................................................................................................................  1 
 

1.1 Predmet hidrologije  ...........................................................................................  1 
1.2 Zadatak hidrologije ............................................................................................  1 
1.3 Hidrološki ciklus  ...............................................................................................  2 
1.4 Globalni bilans voda ..........................................................................................  3 
1.5 Uticaj ljudskih aktivnosti na hidrološki ciklus  ..................................................  4 
1.6 Specifi

č

nosti hidrološkog ciklusa u urbanim sredinama  ...................................  5 

1.7 Predmet urbane hidrologije  ...............................................................................  6 

DRUGI DEO: HIDROLOŠKI PROCESI 

 
2. ATMOSFERSKI PROCESI ..........................................................................................  8 
 

2.1 Atmosfera  ..........................................................................................................  8 
2.2 Sun

č

evo zra

č

enje ...............................................................................................  9 

2.3 Vodena para .....................................................................................................  13 
2.4 Temperatura vazduha  ......................................................................................  15 
2.5 Atmosferski pritisak   .......................................................................................  15 
2.6 Vetar  ................................................................................................................  16 
2.7 Isparavanje .......................................................................................................  18 
2.8 Padavine  ..........................................................................................................  22 

2.8.1 Formiranje padavina

 .............................................................................  22

2.8.2 Varijacije padavina

 ................................................................................  23

2.8.3 Merenje padavina

 ..................................................................................  24

2.8.4 Obrada podataka o padavinama

 ...........................................................  25

 
3. POTPOVRŠINSKI PROCESI  ....................................................................................  28 
 

3.1 Zemljišna vlaga  ...............................................................................................  28 

3.1.1 Osnovni pojmovi

 ....................................................................................  29

3.1.2 Kretanje vode u nezasi

ć

enoj sredini

 ......................................................  29

3.1.3 Merenje sadržaja zemljišne vlage i potencijala vode u zemljištu

 ..........  30

3.2 Infiltracija  ........................................................................................................  31 
3.3 Podzemne vode ................................................................................................  32 

 
4. POVRŠINSKI PROCESI ............................................................................................  34 
 

4.1 Površinski oticaj  ..............................................................................................  34 
4.2 Hidrogrami proticaja u vodotocima .................................................................  36 
4.3 Efektivna kiša i direktni oticaj .........................................................................  37 

4.4 Merenje površinskih voda  ...............................................................................  38 

4.4.1 Merenje vodostaja

 ..................................................................................  38

4.4.2 Merenje brzina

 .......................................................................................  39

4.4.3 Prora

č

un proticaja na osnovu izmerenih brzina

 ...................................  40

4.4.4 Kriva proticaja

 .......................................................................................  41

TRE

Ć

I DEO: STATISTI

Č

KA ANALIZA U HIDROLOGIJI 

 
5. STATISTI

Č

KA ANALIZA U HIDROLOGIJI  ..........................................................  43 

5.1 Slu

č

ajne promenljive i njihove raspodele verovatno

ć

e ...................................  43 

5.1.1 Osnovni pojmovi

 ....................................................................................  43

5.1.2 U

č

estalost i funkcija raspodele

 ..............................................................  45

5.1.3 Statisti

č

ki parametri

 ...............................................................................  47

5.2 Teorijske raspodele verovatno

ć

e za hidrološke veli

č

ine .................................  50 

5.2.1 Normalna raspodela

 ..............................................................................  50

5.2.2 Log-normalna raspodela

 .......................................................................  50

5.2.3 Gama raspodela

 .....................................................................................  51

5.2.4 Pirsonova raspodela III tipa

 ..................................................................  52

5.2.5 Log-Pirson III raspodela

 .......................................................................  52

5.2.6 Raspodele ekstremnih vrednosti

 ............................................................  53

5.2.6 Eksponencijalna raspodela

 ....................................................................  53

5.2.7 Prilago

đ

avanje teorijske funkcije raspodele

 ..........................................  55

5.3 Statisti

č

ka analiza hidroloških nizova  .............................................................  55 

5.3.1 Hidrološki nizovi

 ....................................................................................  56

5.3.2 Empirijska raspodela niza

 .....................................................................  57

5.3.3 Povratni period

 ......................................................................................  59

5.3.4 Prora

č

un teorijskih funkcija raspodele

 ..................................................  59

5.3.5 Dijagrami verovatno

ć

e

 ..........................................................................  61

5.3.6 Testiranje slaganja teorijske i empirijske funkcije raspodele

 ................  63

Č

ETVRTI DEO: HIDROLOŠKE ANALIZE 

 
6. RA

Č

UNSKE KIŠE  .....................................................................................................  65 

6.1 Ra

č

unske visine kiša i ra

č

unski intenziteti kiša ...............................................  65 

6.2 Zavisnosti visina (intenzitet) kiše – trajanje kiše – povratni period  ................  67 
6.3 Ra

č

unski hijetogrami .......................................................................................  69 

 
7. RA

Č

UNSKI PROTICAJI  ...........................................................................................  71 

7.1 Metode za odre

đ

ivanje merodavnih velikih voda ............................................  71 

7.2 Odre

đ

ivanje ra

č

unskih proticaja na osnovu ra

č

unskih kiša .............................  73 

7.3 Odre

đ

ivanje efektivne kiše  ..............................................................................  73 

7.3.1 Konstantni gubici

 ...................................................................................  73 

PRVI DEO 

UVOD U HIDROLOGIJU  

I URBANU HIDROLOGIJU 

1. UVOD 

1.1 Predmet hidrologije 

 
Hidrologija se definiše kao geofizi

č

ka nauka koja prou

č

ava vode na Zemlji. Ona se bavi njihovim 

osobinama, prostornom i vremenskom raspodelom i kretanjem u prirodi.  

Voda, kao najzastupljenija materija na Zemlji, neprestano kruži u prirodi izme

đ

u Zemlje i 

atmosfere. To beskona

č

no kruženje vode naziva se 

hidrološki ciklus

. On obuhvata mnogobrojne puteve 

kojima voda koja pada na površinu Zemlje dospeva do okeana, odakle se isparavanjem ponovo vra

ć

a u 

atmosferu i snabdeva je vlagom potrebnom za obnavljanje celog procesa. U tom smislu hidrologija se 
ponekad definiše i kao nauka koja prou

č

ava hidrološki ciklus. 

Me

đ

utim, mnoge fizi

č

ke, hemijske, biološke, ali i primenjene nau

č

ne discipline se bave pojedinim 

delovima hidrološkog ciklusa (astronomija, fizika oblaka, meteorologija, klimatologija, ekologija, 
geografija, hidrologija površinskih voda, okeaonografija, geologija i druge). Za hidrotehni

č

ke inženjere 

najvažniji deo hidrološkog ciklusa predstavlja njegova zemljišna faza, odnosno vode na kopnu i u tlu, pa 
se taj deo ciklusa najviše izu

č

ava u okviru kurseva hidrologije. Najve

ć

e dodirne ta

č

ke hidrologija ima sa 

hidrometeorologijom, koja prevashodno izu

č

ava padavine i isparavanje kao dva najzna

č

ajnija procesa za 

vodne resurse na Zemlji. 

1.2 Zadatak hidrologije 

 
Potrebe 

č

oveka za vodom radi održanja života i proizvodnje hrane postoje još od nastanka prvih 

civilizacija. Sa porastom stanovništva i razvojem društva potrebe za vodom se stalno pove

ć

avaju, a širi se 

i spektar vidova 

koriš

ć

enja vode

, u koje spadaju snabdevanje stanovništva i industrije vodom, 

navodnjavanje, proizvodnja hidroenergije, rekreacija i drugi. Pored koriš

ć

enja vode i problema njene 

raspoloživosti, ljudska civilizacija odavno ima i problem 

zaštite od voda

. Poplave su oduvek izazivale 

velike štete i predstavljale elementarne nepogode. U novije vreme dolazi do izražaja i tre

ć

i aspekt odnosa 

voda i ljudi, a to je pitanje 

zaštite voda

, odnosno zaštite njenog kvaliteta. Dakle, pored problema 

raspoloživosti voda, javlja se i problem njihove upotrebljivosti. 

U svim ovim aspektima ljudi su oduvek želeli – a danas je to neophodno – da imaju kontrolu nad 

vodama: da imaju dovoljno vode za svoje potrebe i da ona pri tome bude zadovoljavaju

ć

eg kvaliteta, a s 

druge strane, da se zaštite od štetnih dejstava vode. Iz ovih potreba za kontrolom voda

nastale su mnoge 

hidrotehni

č

ke discipline 

č

iji je zadatak da se izgrade objekti koji 

ć

e omogu

ć

iti 

upravljanje vodama

. 

Zadatak hidrologije je da doprinese analizi problema koli

č

ina, kvaliteta i raspodele voda kako bismo 

njima upravljali što uspešnije.  

Hidrologija je dakle nauka koja nalazi primenu u koriš

ć

enju i kontroli vodnih resursa na površini 

Zemlje tj. kopnu. Prakti

č

na primena hidrologije može se na

ć

i u inženjerskim zadacima planiranja, 

projektovanja i upravljanja radom hidrotehni

č

kih objekata, vodovodnih sistema, pre

č

iš

ć

avanju i 

ispuštanju otpadnih voda, navodnjavanju i odvodnjavanju, koriš

ć

enju vodnih snaga, zaštiti od poplava, 

1