monitoring morfološkega stanja struge reke drave od maribora do

Comments

Transcription

monitoring morfološkega stanja struge reke drave od maribora do
A. SUHADOLNIK
B. SUPEJ
- 147 -
AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA
UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJE VODA
Agata SUHADOLNIK*
Blaž SUPEJ**
MONITORING MORFOLOŠKEGA STANJA STRUGE REKE
DRAVE OD MARIBORA DO DUPLEKA
POVZETEK
V obdobju od marca 2011 do junija 2013 je Drava vodnogospodarsko podjetje Ptuj d.d. kot partner
sodelovalo pri izvedbi Operativnega programa Slovenija – Avstrija 2007-2013, v operaciji Čezmejna
vodarska iniciativa za reki Drava in Mura (akronim Dra_Mur_CI). Projekt je bil delno sofinanciran s
strani Evropske unije. V projekt smo se vključili marca 2011 in delo zaključili junija 2013. Sodelovali
smo pri izvedbi dveh sklopov : povečanje pretočnosti struge Drave in monitoring morfološkega stanja
struge Drave na odseku od Melja do Dupleka.
V okviru izvedbe monitoringa morfološkega stanja je bilo izvedeno Lidar in batimetrično snemanje
struge na obravnavanem območju ter pridobitev in obdelava historičnih podatkov o meritvah struge.
Izdelan je bil model struge za preteklo stanje, za stanje pred izvedbo načrtovanih del in po njih.
Primerjava tako dobljenih različnih modelov nam je pokazala spremembe v morfologiji struge, ki so
nastale v obravnavanem časovnem obdobju in nam na obravnavanem odseku dala tudi dobro
izhodišče za ugotavljanje sprememb tekom naslednjih let. Model struge služi tudi kot osnova za
hidravlične račune pretočnosti in za ugotavljanje sprememb pretočnosti tekom časa.
UVOD
Pri upravljanju Drave in načrtovanju ukrepov se pogosto srečujemo s pomanjkanjem verodostojnih
podatkov o tem, kaj se v strugi Drave po izgradnji verige hidroelektrarn sploh dogaja. Kako na
morfologijo struge vpliva spremenjen pretočni režim, kako pojav visokih vod in kako izvedeni
vzdrževalni ukrepi ter bohotenje zarasti, kako se struga tekom let sploh spreminja? V pogovorih z
drugimi deležniki v prostoru pogosto zastopamo povsem nasprotna stališča, s kvalitetnimi podatki o
dejanskem stanju pa v preteklosti nismo razpolagali. Zato smo se v okviru projekta Dra_Mur_CI skupaj
z več podizvajalci lotili izvedbe monitoringa morfološkega stanja struge Drave na odseku od jezu v
Melju do Dupleka, oziroma Starš. Dobljeni podatki so nato služili tudi za hidravlične izračune.
Ne reki Dravi med Mariborom in Ptujem že leta nazaj koncesionar za rabo vodne energije (Dravske
elektrarne Maribor) zaradi močno spremenjenega pretočnega režima izvaja periodične meritve prečnih
profilov na medsebojni razdalji 350 do 450 m. Agencija RS za okolje je kot upravljalec vodotoka na
posameznih problematičnih odsekih naročala meritve zgoščenih prečnih profilov na medsebojni
razdalji 50 do 80 m. V preteklosti so se, skladno z razpoložljivo tehnologijo, meritve izvajale z
geodetsko postajo, figuranti in z navezavo na obstoječo poligonsko mrežo. Tako posneto stanje struge
nam je dalo dokaj natančne podatke o razmerah in spremembah morfololgije v posameznih profilih, na
vmesnem prostoru med profili pa nič. Natančnost modela je tako odvisna od gostote izmerjenih
profilov in od »slučajne sreče«, da se nam največje spremembe (erozija in odlaganje) zgodijo prav na
lokaciji profila. Sedanja tehnologija (Lidar in batimetrija) nam omogoča, da veliko bolj natančno
izmerimo celotno strugo in tudi retencijske površine.
NAČIN IZVEDBE MONITORINGA IN REZULTATI
Izvedbo monitoringa smo zaradi specifike del in potrebne specialne opreme razdelili na več sklopov :
- prevzem in obdelava podatkov predhodnih snemanj iz aprila 2008 ter izdelava modela terena
in struge,
- izvedba Lidar snemanja kopnega dela struge in dela retencijskih površin v marcu 2012,
* Agata SUHADOLNIK, univ. dipl. inž. gradb., DRAVA vodnogospodarsko podjetje Ptuj d.d., Žnidaričevo nabrežje 11, 2250
Ptuj, ** Blaž SUPEJ, univ. dipl geo., MENSURAS d.o.o., Glavni trg 19c, 2000 Maribor
25. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2014
A. SUHADOLNIK
B. SUPEJ
-
- 148 -
AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA
UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJE VODA
izvedba batimetričnega snemanja podvodnega dela struge v avgustu 2012,
obdelava Lidar in Batimetričnega snemanja in fuzija podatkov,
izdelava modela terena in struge za leto 2012 – pred izvedbo vzdrževalnih del na tem odseku,
terestične in Batimetrične meritve na lokaciji izvedenih posegov koncem oktobra 2012 in
integracija rezultatov – nova analiza stanja,
analiza stanja sedimentov in prikaz transporta sedimentov - začetna meritev (2008) – meritev
2012.
Kot izhodiščno (»nulto«) stanje smo upoštevali rezultate meritev zgoščenih prečnih profilov iz aprila
2008, kot končno pa stanje po izvedenih vzdrževalnih delih v jeseni 2012 – torej še pred
katastrofalnimi visokimi vodami v novembru 2012.
V okviru sklopa »prevzem in obdelava podatkov predhodnih snemanj iz aprila 2008 ter izdelava
modela terena in struge« so bili zbrani vsi obstoječi podatki, izračunan trikotniški model kopnega in
vodnega dela struge, oba modela združena, nato pa generiran enotni model (trikotniški model in zapis
v 1 m GRID-u).
Slika 1 : Model globin
(meritev 2008)
Izvedba »Lidar snemanja kopnega dela struge in dela retencijskih površin« v marcu 2012 je bila
izvedena ob nizkem vodostaju Drave z minimalno gostoto točk 4-8 točk/m2 . Izračunane so bile
trajektorije leta, izvedeno osnovno procestiranje in matching posameznih pasov, transformacija v D48
koordinatni sistem ter razrez na liste in zapis oblaka točk v standardnem LAS formatu.
V planu za Lidar snemanje območja se je izbrala višina leta na 650 m, hitrost leta 43,7 m/s, frekvenca
skenerja 142 kHz in kot skenerja +/- 22°, da se je dosegla povprečna gostota snemanja 7.33 točk na
m2.
25. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2014
A. SUHADOLNIK
B. SUPEJ
- 149 -
AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA
UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJE VODA
Slika 2 : LIDAR tehnologija (precizne terestične
meritve ) in foto snemanje za potrebe izdelave
digitalnega ortofota za območje kopnega
»Batimetrično snemanje podvodnega dela struge« je bilo izvedeno v avgustu 2012. Snemanje je
bilo izvedeno s sonarjem z integriranim GPS sistemom z gostoto točk, ki je morala zadostovati za
izdelavo prečnih profilov na preddefiniranih lokacijah. Na območju večjih globin so bile meritve
izvedene z merilnim čolnom dolžine 3,2 m in ugrezom 0,4 m. Čoln je imel montiran ultrazvočni
globinomer in RTK-GNSS sprejemnik ter enosnopni sonar Furuno FCV 667. Na območju manjših
globin je bil uporabljen kajak z montiranim enosnopnim sonarjem (angl: Single-beam Echo-sounder SBES) Ohmex SonarMite v3. Sonar je namenjen za hidrografske meritve in deluje s frekvenco pulza
235 kHz. Natančnost določanja globine v danem dosegu (do 10 m) je okoli 2 cm. Na koncu meritev je
bil izračunan grozd batimetrično posnetih točk v D48 in D96 koordinatnem sistemu, nato pa izveden
razrez na liste in zapis v standardnem ASCII XYZ formatu.
Slika 3 : Merilni čoln z ultrazvočnim
globinomerom in RTK-GNSS sprejemnikom ter
enosnopnim sonarjem Furuno FCV 667.
Slika 4 : Merilni kajak
z montiranim
enosnopnim sonarjem Ohmex SonarMite v3.
25. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2014
A. SUHADOLNIK
B. SUPEJ
- 150 -
AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA
UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJE VODA
Slika 5 : Prikaz globin na obravnavanem
odseku glede na primerjalno višino
242.00
V okviru sklopa »obdelava Lidar in batimetričnega snemanja in fuzija podatkov« je bila izvedena
klasifikacija Lidar točk s posebnim poudarkom na natančni določitvi kopnega dela na območju brežin
struge Drave, določitev vodne linije v času Lidar snemanja, prevzem in čiščenje podatkov
batimetričnega snemanja, določitev vodne linije v času batimetričnega snemanja ter zapis klasificiranih
točk terena in točk korita Drave (batimetrija) v ASC in 1m GRIDU z 3D vodno linijo.
»Model terena in struge za leto 2012« – pred izvedbo vzdrževalnih del na tem odseku, je zajemal
izračun trikotniškega modela kopnega dela obravnavanega odseka, izračun trikotniškega modela
vodnega dela struge Drave, združitev obeh modelov in generiranje enotnega modela (trikotniški model
in zapis v 1m GRID-u).
»Terestične in Batimetrične meritve«, ki so bile izvedene na lokaciji posegov koncem oktobra 2012
in integracija rezultatov – nova analiza stanja, so bile izvedena s ciljem, da so v končnem modelu
struge zajeti tudi vsi v tem letu izvedeni posegi. Rezultati meritev so bili integrirani v obstoječi model in
tudi grafično prikazani. Po posameznih vnaprej določenih odsekih so bile v tabeli prikazane količine
odnesenega in odloženega materiala.
V okviru sklopa »analiza stanja sedimentov in prikaz transporta sedimentov - nulta meritev
(2008) – meritev 2012« so bili prevzeti in kontrolirani združeni modeli (teren, struga) nulte meritve in
meritve 2012, izvedena je bila primerjava modelov in izračunane izobate, nato pa izdelana grafična
predstavitev premika sedimentov.
Predstavitev sprememb je na ogled na spletni povezavi : http://predstavitev.mensuras.si/drava_pomiki/
25. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2014
A. SUHADOLNIK
B. SUPEJ
- 151 -
AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA
UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJE VODA
Slika 6 : Z različnimi odtenki rdeče je v obravnavanem časovnem
obdobju prikazano odlaganje materiala (naplavin), z zeleno
nespremenjeno stanje in z odtenki modre odnašanje materiala
(erozija).
Slika 7 : Izobate globin vode in območja erozije (modro) ali odlaganja naplavin (rdeče) na
prikazanem izseku struge
Slika 8 : Končni prikaz modela struge po posameznih odsekih
25. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2014
A. SUHADOLNIK
B. SUPEJ
- 152 -
AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA
UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJE VODA
Slika 9 : Diagram »Erozija –
naplavine« vzdolž struge Drave
Slika 10 : Rastrski prikaz sprememb v strugi v obdobju 2008-2012
25. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2014
A. SUHADOLNIK
B. SUPEJ
- 153 -
AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA
UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJE VODA
ZAKLJUČEK
Na odseku Drave od Melja do Dupleka torej po zaslugi izvedenega monitoringa razpolagamo s
kvalitetnimi podatki o stanju struge pred poplavo. Na podlagi primerjave z meritvami po poplavi bo na
tem odseku mogoče natančno določiti spremembe, ki jih je poplava povzročila v strugi Drave. Žal na
drugih odsekih zaradi pomanjkanja podatkov te analize niso mogoče.
Takšni podatki bi bili za celotno strugo Drave in njene retencijske površine od Maribora do Središča ob
Dravi še posebej pomembni zato, ker katastrofalnih poplav, kot so bile v novembru 2012, v našem
življenju verjetno ne bomo več videli. S podatki o stanju struge pred poplavo bi lahko vpliv visoke vode
na morfološke procese natančno izvrednotili, tako lokacijsko, kot količinsko, prepoznali bi lahko vse
erozijske procese v sami strugi, kot tudi obilno odlaganje naplavin na širšem retencijskem prostoru. Ne
nazadnje pa so podatki o morfologiji struge osnovni vhodni podatek za vse nadaljnje hidravlične
izračune.
Po nam odstopnih podatkih so bile vse potrebne meritve struge izvedene po poplavi 2012 in samo
upamo lahko, da se bodo izvajale tudi v bodoče. Predstavljajo namreč nujno potreben podatek za
določanje dinamike morfoloških procesov, pretočnosti struge in poplavne varnosti okoliškega prostora.
V smislu nadaljnjega monitoringa je še posebno pomembno zagotoviti, kontinuiteto meritev, ki je lahko
planska glede na pretečeno časovno obdobje (npr.: vsaki 2 leti) ali ciljna glede na izredne dogodke
(npr.: po vsakem pretoku večjem od Q10). Meritve je potrebno izvajati s primerljivimi merskimi
metodami, da se zagotovijo tudi primerljivi rezultati, ki omogočajo analizo stanja struge v različnih
časovnih obdobjih, oziroma po pojavu visokih vod.
25. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2014