Analiza propagacije poplavnog talasa u slučaju proloma brane „Nedavić” na potezu od brane do urbanog područja Konjica

Investitor: EFT HE Ulog d.o.o. Kalinovik

 

UVOD

Hidrauličke analize, naročito one kojima se sagledava proces propagacije poplavnih talasa u slučaju vanrednih okolnosti kod hidroenergetskih postrojenja (prelivanja ili proloma brane) su veoma značajne, jer se pomoću njih tumače hidrauličke odlike ekstremnih opasnosti i rizika od plavljenja na nizvodnim potezima vodnih tokova. U slučaju proloma visokih brana obaveza Investitora je da definiše ključne hidrauličke parametre (obuhvate plavljenja, brzine i vrijeme dolaska čeonog talasa i dubine plavljenja), kako bi se preduzele preventivne mjere alarmiranja i uzbunjivanja, radi blagovremene evakuacije ljudi i ostalih živih bića, a po potrebi i vitalnih materijalnih dobara koja se nalaze u definisanom obuhvatu plavljenja.

Prema rezultatima prethodno sprovedene analize, poplavni talas se nije u potpunosti transformisao na razmatranom najnizvodnijem profilu udaljenom 22,655 km od lokaliteta proloma. To znači da je neophodno sprovesti analize do Jablaničkog jezera i sagledati dinamiku propagacije poplavnog talasa na nizvodnom potezu dodatne dužine oko 33 km, te sagledati uticaje ovakvog hipotetičkog događaja naročito na urbanom dijelu Grada Konjica, pošto planirane „HE Bjelimići” i „HE Glavatičevo” koje bi kompenzovale poplavni talas nisu izgrađene. U takvom sadašnjem stanju, koje će izvijesno još potrajati, neophodno je hidrodinamičku analizu hipotetičkog proloma brane HE „Ulog” dopuniti, kako bi se sagledao cjelovit proces transformacije poplavnog talasa, do potpunog ublaženja njegovog uticaja.

CILJEVI ANALIZE

Analiza propagacije poplavnog talasa u slučaju proloma brane i dobijeni rezultati predstavljaju hidrauličke osnove za izradu „Projekta alarmnog sistema” kojim treba da se preventivno izvrši obavještavanje stanovništva na nizvodnom području ugroženom uslijed potencijalnog proloma brane.

Aktuelizacija hidrodinamičke analize propagacije vodenog talasa uslijed rušenja brane „Nedavić” podrazumijeva pripremu odgovarajućih podloga i formiranje 2D hidrodinamičkog modela neustaljenog tečenja na razmatranom potezu dužine oko 55 km, dovoljne širine računskog domena za definisanje ključnih hidrauličkih parametara za ovu proračunsku situaciju.

Ključni zadatak hidrodinamičke analize jeste definisanje hidrauličkih parametara proloma na izdvojenim presjecima što uključuje: obuhvat plavljenja, nivoe, protoke, brzinu propagacije čeonog talasa i zapreminu na formiranom domenu hidrauličke analize.

 

PODLOGE

Pripremljene su odgovarajuće podloge, a ključni doprinos je ostvaren povećanjem vjerodostojnosti geodetske predstave - korišćenjem HDTM (hibridnog digitalnog modela terena) modela, koji je verifikovan  dodatno geodetski snimljenim poprečnim profilima, uključujući objekte mostova, kaskada i paralelnih zaštitnih objekata u Gradu Konjicu.

Za definisanje početnih i graničnih uslova na profilu brane „Nedavić” za hidrauličke proračune korišćeni su rezultati prethodne projektno-planske dokumentacije, odnosno hidrološke podloge koje su razrađene u prethodnom periodu, a koje je Investitor ustupio Zavodu. Talas koji nastaje uslijed proloma brane „Nedavić” ima maksimalni proticaj - „pik” poplavnog talasa od oko 6.000 m³/s. Za generisanje ovako nastalog talasa i njegovu propagaciju u zoni neposredno nizvodno od brane koristio se model PROLOM razvijen u Institutu za hidrotehniku i vodnoekološko inženjerstvo Građevinskog fakulteta u Beogradu. U slučaju proloma razmatrana je superpozicija na profilu brane sa velikom vodom povratnog perioda T=1000 godina i srednjim protokom na profilu brane Q_sr.

Dodatno su prikupljeni hidrološki podaci i obrade na dijelu slivnog područja rijeke Neretve nizvodno od planirane HE „Glavatičevo” do Jablaničkog jezera, a koje se odnose na:

• prostorni raspored i ključne karakteristike podslivova rijeke Neretve na analiziranom području prema podacima iz Planova upravljanja rječnim slivom Neretve
• vrijednosti ukupnog doprinosa međudotoka srednjih i velikih voda Q₂₀ i Q₁₀₀ na rijeci Neretvi do akumulacije Jablanica: Projekat Mape opasnosti i mape rizika od poplava u Bosni i Hercegovini: Izvještaj o hidrauličkom modeliranju – Podzona 1.

 

HIDROLOŠKO-MORFOLOŠKA I HIDRAULIČKA ANALIZA

Nakon analize i dopune hidroloških ulaznih podataka i graničnih uslova sačinjen je 2D hidraulički model - ravanski model tečenja, imajući u vidu da se na kompletnom području analize radi o izrazitoj neprizmatičnosti riječnog korita i značajnim promjenama rapavosti riječnog korita. Ovakva konfiguracija riječnog korita ima kompleksnije prirodne uslove, pa je zbog toga u hidrauličkim analizama preporučljivo takve uslove riječnog korita na odgovarajući način predstaviti, odnosno uputno je koristiti višedimenzionalne modele strujanja (ravanski ili prostorni model). Ravanski karakter tečenja naročito je od važnosti radi sagledavanja transformacije poplavnog talasa nastalog rušenjem brane, imajući u vidu da su ključni zahtjevi i ciljevi što tačnije definisanje dinamike transformacije poplavnog talasa, vremenska komponenta „propagacije” poplavnog talasa i promjena hidrauličkih parametara kao što su protoci, brzine i nivoi duž toka.

Razmatrane su tri proračunske situacije tj. hidrološko-hidraulički scenariji na potezu projektnog područja:

• prirodno stanje + nizvodni doprinosi Q₁₀₀:
  • na profilu brane Q₁₀₀
  • na profilu brane Q₁₀₀₀
• na profilu brane Q₁₀₀₀ + „Prolom”:
  • nizvodni doprinosi Q₂₀
  • nizvodni doprinosi Q₁₀₀
• na profilu brane Q_sr + „Prolom” + nizvodni doprinosi Q_sr.

Testiranje i kalibracija modela su izvršeni na osnovu simulacija prirodnih proticaja za velike računske vode povratnih perioda T=100 i T=1000 godina na profilu brane sa superpozicijom sa velikim vodama doprinosa sa međusliva povratnog perioda T=100 godina. Nivo vode u akumulaciji Jablanica je 266,50 mnm, sa vrijednostima velikih voda rijeke Neretve i pritoka preuzetim iz projekta Mape opasnosti i rizici od poplava u BiH, sa izvršenim razlaganjem hidrograma međusliva srazmjerno veličini sliva koju zauzimaju.

Za simulacije proloma brane uzvodni granični uslov je vrijednost hidrograma koji je  nastao superpozicijom „proloma” brane i  doprinosa sa međusliva:

• Scenario  1 – doprinosi međusliva velike vode povratnog perioda T=20 godina,
• Scenario 2 –  doprinosi međusliva  velike vode povratnog perioda T=100 godina,
• Scenario 3 – doprinosi međusliva srednji proticaji (Q_sr).

Kao mjerodavan za tumačenje transformacije poplavnog talasa uzima se Scenario 3, sa doprinosima srednjih voda međusliva i kotom akumulacije Jablanica 270 mnm (što je oštriji kriterijum za analizu hidrauličkih parametara u Gradu Konjicu), dok će se za formiranje alarmnog sistema koristiti Scenario koji će izabrati Investitor.

 

REZULTATI ANALIZE

Rezime rezultata „proloma brane” sa doprinosima srednjih dotoka međusliva (kao i za druga dva razmatrana Scenarija) dat je na 7 ključnih profila razmatranog poteza rijeke Neretve, gdje se vrši transformacija poplavnog talasa (brana „Nedavić”, planirane HE  „Ulog” – entitetska linija, HE  „Bjelimići”, HE  „Glavatičevo”, ušće Šištice – Boračkog potoka, Konjic – uzvodno i Konjic – urbano, od kojih su svi profili značajni, ali se izdvaja profil Konjic – urbano).

Transformacija – ublaženje poplavnog talasa „u piku” na prvih uzvodnih 23 km do profila planirane HE „Glavatičevo” iznosi 62%, a zatim na preostalih
32 km toka rijeke Neretve do Jablaničkog jezera dodatnih 13%. Ublaženje „pika” poplavnog na ulasku u urbano područje Konjica iznosi 84% u odnosu na lokalitet brane „Nedavić”.

Vremena transformacije poplavnog talasa, zbog hidrodinamičkih karakteristika vodnog toka, značajno su kraća na uzvodnim profilima i kreću se od 120-169 minuta na profilima brane „Nedavić” i HE „Glavatičevo”, dok su na donjem toku duža i iznose od 240-266 minuta od profila „Ušće Boračkog potoka” -  Šištica do profila „Konjic urbano”.

Vremena pojave pika poplavnog talasa na području Konjica su 146 minuta od trenutka rušenja brane na profilu „Konjic  uzvodno” i 166 minuta na profilu „Konjic  urbano”.

Transformacija poplavnog talasa nakon proloma brane „Nedavić” u „piku” poplavnog talasa iznosi 1.024 m³/s na profilu „Konjic - urbano”. To je transformacija tj. ublaženje poplavnog talasa u „piku” za oko 85%, a vrijednost pika je manja od iznosa velikih računskih voda povratnog perioda T=100 godina, koje u prirodnom stanju iznose 1.160 m³/s. To znači da su na, u pogledu posljedica od poplava, najosjetljivijem potezu toka rijeke Neretve - dionica „Konjic-urbano”, prema ključnim parametrima hidrauličke analize u „piku” poplavnog talasa nastalog uslijed hipotetičkog proloma brane „Nedavić” (nivo i dubina vode, uključujući i opseg plavljenja), negativni efekti mjerodavnog hipotetičkog akcidenta – rušenja brane Nedavić – blaži od situacije u prirodnom stanju bez rušenja pomenute brane, pri povodnju stogodišnjeg povratnog perioda, nezavisno od nivoa vode u akumulaciji Jablanica.