ГРАЂЕВИНСКО УРЕЂЕЊЕ ВОДОТОКОВА

ГРАЂЕВИНСКО УРЕЂЕЊЕ ВОДОТОКОВА, хидротехничка дисциплина, позната и као „регулација река", која обухвата изучавање река, пројектовање и спровођење техничких и других мера у циљу водопривредног коришћења река, одбране од поплава и заштите речних екосистема. Реч је о интегралном уређењу водотокова за потребе више водопривредних грана -- хидроенергетике, пловидбе, водоснабдевања, наводњавања и одводњавања. Мотиви регулације река су: (1) стабилизација речног корита и повећање његове пропусне моћи за воду, лед и нанос; (2) заштита приобаља од поплава; (3) пловидба; (4) уређење речног корита у близини хидроенергетских објеката и на местима укрштања са сувоземним саобраћајницама; (5) уређење обала у урбаним срединама; (6) одводњавање, наводњавање и снабдевање водом; те (7) рекреација, туризам и заштита речних екосистема.

Регулација река је присутна од давних времена (сл. 1). У прошлости се углавном ослањала на искуствене препоруке, а данас је то напредна инжењерска дисциплина теоријски заснована на речној хидраулици. Користи сложене рачунске моделе за предвиђање струјања воде, кретања наноса и морфолошких промена речног корита, као и физичке речне моделе за изучавање ових појава у лабораторијским условима. Ова средства су неопходна за добро упознавање водног режима реке и динамике развоја њеног корита, што је предуслов да техничко решење уређења водотока буде одрживо и економски прихватљиво.

Основна физичка карактеристика речних токова је стална променљивост у простору и времену. То значи да је просторни и временски распоред величина које квантитативно описују речне токове (протока, брзине и коте нивоа воде, крупноће и количине наноса, ширине и закривљености корита и др.), као и низа утицајних фактора (величине слива, климе, састава тла и др.), случајног карактера. Низови топографских, климатолошких, хидролошких, хидрауличких и других случајних величина анализирају се статистичким методама да би се дефинисале њихове средње и екстремне вредности, као и криве распореда у простору и времену („криве учесталости" и „криве трајања"). За одбрану од поплава важан је и податак о вероватноћи појаве великих вода. Статистичка анализа је основа за пројектовање регулационих мера и радова, а спречавање неповољне деформације речног корита крајњи циљ тих мера и радова. Деформација корита се испољава на разне начине: рушење обала, формирање спрудова, промена трасе, поткопавање мостовских стубова, засипање водозахвата и др (сл. 2).

Регулационе радове на рекама карактерише велик обим, а регулационе грађевине једноставност конструкције. Користе се материјали који се могу наћи у близини градилишта -- камен, песак, глина, дрво. У мањој мери користе се бетон и челик, а за поједине елементе грађевина у употреби је низ вештачких материјала, као што су пластичне фолије, мреже, гумени материјали и геотекстил. Погодни конструктивни елементи су жичане корпе испуњене шљунком -- „габиони". Обимни земљани радови у регулацији река изискују широку примену механизације и добру организацију грађевинске оперативе.

Регулациони радови обухватају још биотехничке и багерске радове, као и изградњу регулационих грађевина и објеката за контролу протока (канала, акумулација и ретензија). Биотехнички радови састоје се од примене биљног материјала, пре свега траве, у заштити обала река и канала од ерозије, као и плантажног гајења тополе у плавном приобаљу ради спречавања таласа и успоравања великих вода. Багерски радови најчешће служе за успостављање и одржавање потребних дубина на пловним рекама, али се могу применити и за отклањање одређених сметњи отицању воде и кретању речног наноса и леда. Изградња регулационих грађевина, њихов тип и положај, зависе од циљева регулације (табела 1).

Обалоутврде су грађевине којима се речне обале штите од ерозије. Граде се до пуног основног корита, најчешће дуж спољашњих, конкавних обала у кривинама, али и на праволинијским деоницама. Облоге обалоутврда могу бити од камена (сл. 3), бетона, габиона или биљног материјала (сл. 4).

Паралелне грађевине се граде у речном кориту ради његовог сужења, најчешће дуж спољашњих, конкавних обала. Висина ових грађевина, које се, као што име каже, пружају паралелно са речним током, одређена је просечном котом нивоа, што значи да су у одређеним периодима под водом. Труп ових грађевина, који се гради од крупног камена или габиона, повезан је с обалом попречним траверзама, а поља између траверзи испуњавају се током времена финим речним наносом, тако да се природним путем формира нова обала. Напери су главне попречне грађевине које се граде дуж унутрашњих, конвексних обала у кривинама или дуж праволинијских деоница у циљу сужења речног корита, повећања дубине или заштите обала од ерозије. Више напера чини „систем напера", а њихов број, дужина и међусобни размак одређују се за сваки случај посебно. Кота круне напера одговара просечној коти нивоа, што значи да су напери преливне грађевине. Њихов утицај на речни ток и кретање наноса је такав да се у међунаперским пољима јавља кружно струјање воде кроз које се смањују брзина и енергија тока, а честице наноса исталожавају, па се временом међунаперска поља природним путем засипају и успостављају нове обалe. Напери се најчешће граде од крупног камена или габиона. На пловним рекама се често користе напери са крилима („Т-напери"), који изазивају мањи поремећај струјног поља од простих напера (сл. 5).

Преграде су попречне регулационе грађевине које служе за преграђивање рукаваца и концентрацију протока у главном речном кориту у периодима малих и средњих вода. У периодима великих вода, преграде постају преливне грађевине, па се њихова стабилност обезбеђује избором одговарајућег материјала (крупни камен, габиони) који може да одоли великим брзинама преливног млаза. Прагови се користе за стабилизацију корита дуж бујичних водотокoва или засипање дубоких места (пролока) у коритима великих равничарских река. За разлику од прагова, чија се круна поклапа са дном корита, каскаде су попречне грађевине које својом висином и међусобним размаком утичу на нивое воде и на тај начин служе за контролу дубине и брзине тока.

Регулационе грађевине служе за стабилизацију речног корита или за повећање његове пропусне моћи за воду, нанос и лед. Оне се такође могу користити за обезбеђење пловидбених габарита -- неопходних дубина и ширина пловног пута. Присутне су и код уређења корита у близини хидроенергетских објеката, где се узводно од брана јавља засипање корита наносом, а низводно, дубинска ерозија корита услед великих брзина воде која се испушта кроз турбине и преко прелива. Када је у питању одводњавање*,* регулацијом реке се постиже да њено корито прими и евакуише вишак воде, што најчешће условљава да се нивои у реци снизе повећањем димензија попречног пресека (багеровањем), смањењем хидрауличких отпора (уклањањем вегетације из корита), или повећањем уздужног нагиба дна корита (просецањем кривина). Поред повећања пропусне моћи за велике воде, нанос и лед, просецање оштрих кривина може бити мотивисано и побољшањем пловидбених услова. Регулационе мере у циљу наводњавања или водоснабдевања су локалног карактера и своде се на спречавање засипања водозахвата. Локални карактер имају и регулациони радови на местима укрштања реке са пругама и путевима, где се спречава поткопавање мостовских стубова и ерозија обала, а периодично врши санација корита после проласка поплавних таласа. У регулацији водотокова у урбаним срединама, поред техничко-економских, важни су и естетски критеријуми, како у погледу избора регулационих елемената (трасе, облика и димензија попречног пресека регулисаног корита) тако и у погледу избора материјала за израду регулационих грађевина. У том смислу на мањим водотоковима важе принципи „натуралног уређења", са коришћењем што више биолошких материјала а што мање бетона и челика. Уређење водотокова је често мотивисано и потребама у области рекреације и туризма, са многим користима, од којих се неке, као што је на пример побољшање квалитета живота, тешко могу квантификовати. Исто важи и за допринос регулационих радова у заштити животне средине (нпр. изградња рибљих стаза).

Међутим, један од најважнијих мотива регулације река је заштита од поплава. Мере заштите могу бити „хидрограђевинске" и „превентивне" или „неинвестиционе". Хидрограђевинске мере се односе на изградњу објеката за заштиту од поплава. То могу бити насипи који спречавају изливање из речног корита у брањено подручје (сл. 6) и у том случају је реч о „пасивној заштити" од великих вода. Бране са великим вештачким акумулацијама у горњем делу слива, мале акумулације дуж водотокова -- ретензије и растеретни канали за одвођење вишка воде су објекти „активне заштите", јер омогућавају смањење врхова поплавних таласа. Превентивне, неинвестиционе мере, које представљају допуну хидрограђевинских мера, састоје се од активности на картирању, планирању и уређењу простора угрожених поплавама. Ту спада доношење грађевинских прописа, оперативних планова за одбрану од поплава и одржавање заштитиних система, као и разних економских мера за смањење ризика од поплава, укључујући одговарајућа правила пословања осигуравајућих друштава.

У Србији је највећи обим регулационих радова реализован на великим рекама -- Дунаву, Сави, Тиси и Великој Морави (тaбела 2).

Планска регулација Дунава започета је још крајем XIX в., са циљем обезбеђења пловног пута и заштите обала од ерозије. Радови који су обухватали просецање кривина, преграђивање рукаваца, изградњу обалоутврда и напера, нарочито су интензивирани после II светског рата, у складу са Међународном конвенцијом о режиму пловидбе на Дунаву и Генералним планом Дунавске комисије која је надлежна за овај међународни пловни пут највишег ранга. Овим радовима су на нашем сектору Дунава обезбеђене најмање вредности пловне дубине 2,5 м, ширине пловног пута 180 м и полупречника кривине 800 м, што у већем делу године омогућава пловидбу бродовима носивости до 1.000 т. Низводно од Београда потреба за класичним регулационим радовима је престала изградњом Хидроенергетског и пловидбеног система Ђердап I и Ђердап II (1972). На овом сектору Дунава регулационе грађевине се данас углавном састоје од насипа и обалоутврда, које штите од ерозионог дејства таласа изазваних ветром и дневних осцилација нивоа воде изазваних радом хидроелектрана.

Велик обим регулационих радова на Тиси и мањим водотоковима у Банату (Бегеју, Златици, Брзави, Моравици) и Бачкој (Криваји, Керешу, Чику) започет је још у XVIII и XIX в. До краја 1875. дужина Тисе је скраћена за око 450 км просецањем 110 кривина, од чега је у Војводини 13 просека укупне дужине 29 км. У каснијем периоду на Тиси су грађене обалоутврде, напери и паралелне грађевине, а после поплаве 1970. насип је ојачан. После изградње бране код Новог Бечеја 1978. на узводном сектору Тисе дошло је до потпуног или делимичног потапања регулационих објеката у кориту. Од осталих притока Дунава, систематски регулациони радови су изведени само на Млави, док су на Пеку, бујичним водотоковима у Београду (Грочици, Болечици), Тимоку и његовим притокама, интервенције локалног карактера.

Први регулациони радови на Сави обављени су код Сремске Митровице и на ушћу Дрине. Систематска регулација Саве обављена је само у Београду -- од ушћа до Макиша, у склопу изградње Новог Београда и рекреационог центра на Ади Циганлији. На другим секторима уређење Саве је до сада имало локални карактер и сводило се на решавање проблема заштите обала у зонама насеља и савладавање критичних деоница за пловидбу. Од притока Саве регулисана је Колубара проширењем и продубљењем корита, а у зони Београда регулисане су Топчидерска и Железничка река. На Дрини је изведено само локално осигурање обала у зони насеља, а значајна је делимична регулација њене притоке Јадра, која је позната по честим поплавама.

Систематски регулациони радови на Великој Морави, започети још 1950, обухватили су просецања 16 кривина, чиме је дужина корита скраћена преко 20%. Изведен је и велик број разних врста грађевина у кориту. Регулисани су краћи потези више притока Велике Мораве (Ресаве, Раље, Јасенице, Раче, Лепенице, Белице, Лугомира). Највећи обим регулационих радова на Западној Морави и њеним највећим притокама (Расини, Чемерници, Деспотовици, Ђетињи, Скрапежу) рађен је у периоду 1965--1969, углавном у циљу заштите од поплава. На Јужној Морави је само узводно од Сталаћа извршена класична регулација са просецањем кривина и осигурањем корита, док је на осталим деоницама изведена само локална заштита обала, мостова и ушћа притока. Са изузетком Ситнице, локални карактер имају и регулациони радови на Ибру и његовим притокама.

Регулација река у циљу заштите од поплава постала је врло актуелна са повећањем степена урбанизације и штета од поплава (сл. 7). Погоршању режима великих вода и порасту штета доприносе и климатске промене. У Србији се велике поплаве дешавају релативно често -- у приобаљима Дунава (1965, 1981, 2006), Саве (1974, 1981), Tисе и Тамиша (1999, 2000, 2001, 2006), Мораве (1965, 1977, 2002, 2006), Колубаре (1999, 2001). Маја 2014. снажан циклон који је захватио подручје централног Балкана произвео је обилне падавине које су имале за последицу катастрофалне поплаве и рекордно велике штете. Овим поплавама нарочито је погођен слив реке Саве. Излиле су се многе реке, од којих су Колубара и Тамнава изазвале највеће штете. Најтеже је погођен Обреновац, где је око 9.000 становника морало бити евакуисано, а вођена је драматична одбрана Шапца, где је регистрован до тада највећи водостај. Велика штета настала је потапањем површинских копова угља колубарског басена. Поплаве су покренуле велик број клизишта, од којих су највећа погодила Крупањ на западу земље. У источном делу Србије су такође изазване велике штете, јер су Параћин, Петровац на Млави, Свилајнац, Смедеревска Паланка и многа друга места била потпуно поплављена. У овим поплавама било је и људских жртава.

Рачуна се да је у Србији поплавама угрожено укупно око 2 милиона ха, од чега у Војводини око 1,3 милион ха (60% површине покрајине). Близу 80% плавних површина чини пољопривредно земљиште, али је угрожено и 500 већих насеља, око 680 км пруга и око 4.000 км путева.

Највише су заступљене пасивне мере заштите од поплава помоћу насипа. У сливу Дунава укупна дужина изграђених насипа износи око 1.600 км, у сливу Саве око 770 км, а у сливу Мораве око 1.180 км, што даје укупну дужину насипа од 3.550 км. Насипи на Дунаву и на Тиси штите од великих вода повратног периода 100 година, а реконструисани су после катастрофалних поплава 1965. и 1970. На осталим водотоковима у Војводини насипи су део хидросистема Дунав--Тиса--Дунав, тако да заједно са вештачким каналима чине јединствен систем у одбрани од поплава.

Одбрамбене линије насипа на десним притокама Дунава (Тимок, Млава, Пек) штите од поплава повратног периода 50 година. Насипи на Сави и на Великој Морави су неравномерни по степену изграђености. На Западној Морави се насипима штите од поплава градови Чачак, Крушевац и Трстеник, док насипи дуж Јужне Мораве углавном штите пољопривредно земљиште и сеоска насеља. Поред хидросистема ДТД, важну улогу у активној заштити од поплава у Србији има и један број акумулација, као што су Барје (Лесковац), Ћелије (Крушевац) и др.

ИЗВОРИ: Заштита од поплава у Србији, Бг 1998; Водопривредна основа Републике Србије, Бг 2001.

ЛИТЕРАТУРА: P. Ph. Jansen и др. (ур.), Principles of River Engineering -- The non-tidal alluvial river, London 1979; B. Przedwojski, R. Blażejewski, K. W. Pilarczyk, River Training Techniques: fundamentals, design and applications, Balkema 1995; P. Julien, River Mechanics, Cambridge 2002; М. Јовановић, Регулација река -- речна хидраулика и морфологија, Бг 2008.

М.иодраг Б. Јовановић

 

*Текст је објављен у 1. књизи III тома Српске енциклопедије (2018)