- 209 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA U. LESJAK, T. HOJNIK UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJA VODA Uroš LESJAK * Tomaž HOJNIK* KARTE RAZREDOV POPLAVNE NEVARNOSTI SAVE NA ODSEKU SAVE OD MEDNEGA DO SOTOČJA Z LJUBLJANICO UVOD Za potrebe izdelave občinskega prostorskega načrta (OPN) za Mestno občino Ljubljana (MOL) je bilo potrebno izdelati karte poplavne nevarnosti ter karte razredov poplavne nevarnosti za reko Savo od Mednega do sotočja z Ljubljanico, skladno s Pravilnikom o metodologiji za določanje območij, ogroženih zaradi poplav in z njimi povezane erozije celinskih voda in morja ter o načinu razvrščanja v razrede ogroženosti (UL RS 60/2007, v nadaljevanju Pravilnik). Potrebno je bilo podati pogoje in omejitve skladno z Uredbo o pogojih in omejitvah za izvajanje dejavnosti in posegov v prostor na območjih, ogroženih zaradi poplav in z njimi povezane erozije celinskih voda in morja (UL RS 89/2008, v nadaljevanju Uredba). Reka Sava je naša najdaljša in najbolj vodnata reka, hkrati pa v Sloveniji tudi izvira. Iz alpske reke s številnimi slapovi, soteskami, brzicami se preko predalpskega hribovja do obrobja Panonske nižine pri Brežicah prelevi v panonsko reko. Dolžina toka reke Save v Sloveniji znaša 219 km, celotna dolžina do izliva v Donavo pa 940 km. Površina porečja v Sloveniji znaša ca. 10900 km2, kar je več kot polovica površine Slovenije in ca. 11 % celotnega porečja Save. Dolžina obravnavanega odseka znaša 20 km ali slabih 10 % celotne dolžine reke Save v Sloveniji. OPIS STANJA IN MODELA Obravnavani odsek reke Save leži med brvjo v Mednem in sotočjem Save z Ljubljanico in Kamniško Bistrico. Na obravnavanem odseku sta največja pritoka Kamniška Bistrica (levi pritok) in Ljubljanica (desni pritok), ki se v Savo izlivata pri Podgradu. Na celotnem odseku ob reki, ki sicer teče ob urbaniziranih območjih, prevladuje kmetijska raba tal, večji odstotek gozdnatih površin pa je prisoten na odseku od Tacna do Šmartnega. Dno struge sestavljajo prodniki in pesek večjih frakcij, odsekoma tudi hribinska podlaga (Tacenske brzice...), lokalno pa so prisotni tudi otoki naplavin. Brežine so večinoma močno zarasle s travnatim rastjem, grmičevjem in lesno zarastjo, z izjemo redkih odsekov kjer ni obrežne vegetacije in so erodirani. Velikost in oblika prečnih profilov se vzdolž struge spreminjata in sta v veliki meri pogojena z geološkimi razmerami. Na gorvodnem odseku so profili trapezne oblike s širino dna med 90 in 100 metri. Na območju Sneberj se širina dna zmanjša na 35 do 50 m ter ostane takšna do sotočja z Ljubljanico. Naklon brežin leži v povprečju med 1:2 do 1:1 s posameznimi praktično navpičnimi odseki (Tacen). Vzdolžni padec dna struge je z izjemo dela dolvodno AC Ljubljana – Maribor, ki znaša 0.07%, precej neenakomeren in znaša tudi do 0.3%. Vzdolžni padec nivelete je deloma reguliran z rečnimi stopnjami in pragovi, ki služijo kot stabilizacija dna, v Tacnu pa je prisoten jez (HE Brod). Največja stopnja je pod AC Ljubljana – Maribor, ki je visoka ca. 3.8 metra. Lokalno so vidni sledovi močne erozijske dejavnosti (brežine in struga pod avtocesto Ljubljana- Maribor, in druga manjša lokalna erozijska žarišča, ki pa so verjetno delno tudi posledica nelegalnih odkopov proda), v sami strugi pa se pojavljajo tudi otoki naplavljenega materiala. Ponekod (Tacen, morda tudi drugje dolvodno) je dno struge na hribinski podlagi (skriljavcu). Dolvodno od Sneberj oz. AC Ljubljana-Maribor pa vse do sotočja z Ljubljanico in Kamniško Bistrico, se je struga od leta 1978 do danes, vsled globinske erozije, poglobila za ca. 4 m in to po vsej širini dna! Poglabljanje je bilo relativno enakomerno in intenzivno prvih dvajset let (v povprečju ca. 0.2 m/leto), po letu 1997 pa so spremembe minimalne. Do velikih lokalnih odnašanj proda je prišlo tudi na območju dolvodno od * Uroš LESJAK, univ. dipl. inž. grad., DHD d.o.o., Praprotnikova ulica 37, 2000 Maribor, www.dhd.si, [email protected], * Tomaž HOJNIK, univ. dipl. inž. grad., DHD d.o.o., Praprotnikova ulica 37, 2000 Maribor, www.dhd.si, [email protected] 22. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2011 - 210 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA U. LESJAK, T. HOJNIK UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJA VODA tacenske brzice, kjer je dno sedaj sprano do hribine, razlike glede na leto 1978 so tudi ca. 6 m (slika 4). Na desnem bregu na območju Sneberj ter med AC Ljubljana-Maribor in Zalogom je bil zgrajen visokovodni nasip. Nasip v Sneberjah je lokalno v slabem stanju (ponižanje, cestni preboji...). Oba nasipa sta večinoma porastla z lesno zarastjo. Gorvodno od obravnavanega odseka (nad sotočjem s Soro) so zgrajene HE Medvode (1953), HE Mavčiče (1986) in HE Moste (1952), zaradi katerih je bil dotok rinjenih plavin na območje bistveno zmanjšan. Slika 1: Pregledna karta Hidrološki podatki Za potrebe izdelave kart poplavne nevarnosti je bilo aprila 2010 izdelano Hidrološko poročilo Visoke vode Save od Mednega do sotočja z Ljubljanico (IZVO d.o.o.). Podan je bil pregled hidroloških obdelav ter predlog projektnih visokih vod. Študija "Hidravlična presoja visokih voda leta 1990 na vodomerni postaji Litija, IzVRS 2009", je pokazala da je verjetni pretok Save na v.p. Litija v letu 1990 bil 2400 m3/s in ne 2069 m3/s kot je trenutno še v uradni bazi podatkov ARSO. Študija je tudi pokazala da je konzumpcijska krivulja ki jo predlaga ARSO in jo sedaj uporablja bolj primerna za določitev velikih pretokov. Iz teh ugotovitev sledi, da še ni možno z gotovostjo povedati kašne so pravilne vrednosti visokih vod na tem odseku Save. Ker so se rezultati študije iz leta 2007 uporabljali za umestitev predvidene ceste Medvode-Jeprca, je bilo podano mnenje, da je za namen določitve kart nevarnosti in kart razredov nevarnosti smiselno privzeti za odsek Save od v.p. Medno do Kamniške Bistrice vrednosti iz te študije: Q500= 2030 m3/s, Q100=1800 m3/s in Q10= 1400 m3/s. Za odsek Save dolvodno od Ljubljanice do meje MOL pa za isti namen vrednosti Q500= 2900 m3/s, Q100=2400 m3/s in Q10= 1700 m3/s. Za potrebe načrtovanja HE je v izdelavi celovita hidrološka študija Save (IzVRS), ki bo predvidoma dala bolj zanesljive in vzdolžno usklajene vrednosti verjetnih visokih vod. V času nastanka tega članka je študija v recenziji. Kot zanimivost omenimo, da za odsek Medno-Zalog študija predlaga ca. 12% nižje vrednosti teoretičnih visokih vod Q10 in ca. 9% nižje vrednosti teoretičnih visokih vod pri Q100. Na odseku Jevnica-Litija pa so predlagane kar ca. 27 % višje vrednosti pri Q10 in ca. 4% višje vrednosti pri Q100. Ob tem se zastavlja vprašanje, ali gre le za spremembe kot posledico metodologije ali pa je prišlo tudi do spremembe vzorcev vsled naravnih dejavnikov in/ali posegov v vodni režim. Pri izdelavi kart poplavne nevarnosti in kart razredov poplavne nevarnosti na območju sotočij, se pojavi problem določitve sovpadanja visokih vod, še posebej, če gre za večje pritoke. Zato je bilo potrebno, za območje Save, Kamniške Bistrice in Ljubljanice, določiti več računskih "obtežnih" primerov. 22. MIŠIČEV VODARSKI DAN 2011 - 211 - AKTUALNI PROJEKTI S PODROČJA U. LESJAK, T. HOJNIK UPRAVLJANJA Z VODAMI IN UREJANJA VODA Na osnovi hidrološkega poročila, značilnosti pritokov (Ljubljanica je kraški vodotok z dolgim trajanjem vala in majhnimi razlikami med vrednostmi pretokov pri višjih povratnih dobah, Kamniška Bistrica pa ima nasprotno hudourniški značaj), kontinuitete pretokov Save ter s konzervativnim pristopom (varna stran) smo določili 6 računskih ("obtežnih") primerov, ki so podani v preglednici 1. Primer Sava do sotočja Ljubljanica Kamniška Bistrica Sava pod sot. 1 Q10 1400 170 130 Q10 1700 2 Q100 1800 Q100 454 146 Q100 2400 3 Q500 2030 Q500 505 365 Q500 2900 4 Q100 1800 Q10 337 Q10 263 Q100 2400 5 1520 113 Q100 427 Q20 2060 6 Q500 2030 315 Q500 555 Q500 2900 Preglednica 1: Računski primeri (sovpadanje) pretokov na sotočju Hidravlični izračuni Hidravlični izračuni za obravnavan odsek Save so bili izvedeni z modelom nestalnega neenakomernega toka Infoworks RS, razvitega na MWH Soft Limited (Wallingford Software), ki omogoča 1D, 2D in kombinirano 1D-2D (račun poteka simultano) matematično modeliranje. Osnova 2D matematičnega modela sta St. Venantovi enačbi gibalne količine in kontinuitete masnega toka v dvodimenzijski obliki. Infoworks RS rešuje 2D enačbe po metodi končnih volumnov z Preissmannovo implicitno shemo. Model uporablja trikotno nestrukturirano računsko mrežo. Obravnavan računski primer smo modelirali kot kombinirani 1D-2D model. Strugo Save smo izdelali iz 107 prečnih profilov, baziranih delno na že obstoječih prečnih profilih merjenih leta 2007, dopolnjenih z novo merjenimi profili leta 2010 pri čemer znaša povprečna razdalja med merjenimi profili pod VP Šentjakob ca. 120m, nad VP pa ca. 220m. Na zgornjem odseku smo med obstoječimi profili interpolirali dodatne profile, tako da znaša povprečna razdalja med profili ca. 100 m. Izlivni odsek Ljubljanice smo modelirali na podlagi merjenih prečnih profilov iz leta 1988 (22 prečnih profilov – povprečna razdalja med profili 115 m), Kamniške Bistrice pa na podlagi merjenih prečnih profilov iz leta 1998 (31 prečnih profilov), pri čemer znaša povprečna razdalja med profili 75 m. Skupna dolžina obravnavanega odseka Save znaša ca. 19.6 km, Kamniške Bistrice ca. 2.3 km (od izliva do ceste Dol-Šentjakob), Ljubljanice pa ca. 2.7 km (od izliva do železniškega mosta v Sp. Kašlju). 2D model smo izdelali na podlagi LIDAR posnetka izdelanega avgusta 2009, sestavljen pa je iz 863641 trikotnih celic maksimalne velikosti 50 m2, ki tvorijo mrežo skupne površine 26.4 km2. Tudi inundacije pod mostovi so bile modelirane v 2D načinu. Na območjih nasipov in večjih sprememb višin, smo mrežo zaradi detajlnejšega opisa zgostili. Model smo dopolnili z objekti (hiše ipd.) povzetimi iz DOF1, na širšem območju Sneberij (na zračni strani nasipa, kjer LIDAR ni bil posnet) pa smo topografijo dopolnili z višinskimi kotami določenimi iz TTN 5. Območje modela je pregledno prikazano na sliki 1. Na obravnavanem odseku Save delujeta avtomatska vodomerna postaja Šentjakob, locirana tik nad lokalno cesto Sneberje – Šentjakob, na kateri ob visokih vodah opravljajo tudi meritve hitrosti (z dopplerjevim merilcem) ter VP Medno pri brvi.