ODSEK ZA HIDROTEHNIKU I VODNO EKOLOŠKO INŽENJERSTVO

 

“Razvoj, procvat i propadanje civilizacija bile su u direktnoj vezi sa pravilnim i mudrim korišćenjem njihovog vodnog bogatstva.”

UN Manual, Water Resources Series, 26,1964.

 

Hidrotehnika obuhvata sve one delatnosti kojima se omogućava korišćenje vode, sprečava štetno dejstvo voda i kojima se vode štite od destrukcije kvaliteta. Tu spada projektovanje, izgradnja i održavanje hidrotehničkih objekata i sistema koji se koriste za:

  • snabdevanje vodom naselja i industrije (razvoj izvorišta, izgradnja vodovodnih sistema, sa vodozahvatima, postrojenjima za prečišćavanje vode i mrežom magistralnih prenosnih i distributivnih sistema);

  • hidroenergetsko korišćenje voda (planiranje i izgradnja hidroelektrana raznih tipova, sa branama i pratećim objektima, veštačkim jezerima, itd);

  • uređenje vodotoka u cilju formiranja plovnog puta ili u cilju odbrane od poplava (građevine u rečnom koritu, nasipi, kanali, pristaništa itd.);

  • hidrotehničke melioracije - navodnjavanje i odvodnjavanje (crpne stanice, zalivni sistemi, drenaže, kanali) i

  • zaštita voda (kanalisanje naselja i industrije, planiranje i realizacija postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda iz naselja i industrija, planiranje svih drugih mera zaštite voda od zagađivanja, itd), realizacija drugih sistama za korišćenje voda (razni tipovi ribnjaka, itd).

Hidrotehnika postaje sve značajnija društvena delatnost zbog sve većih potreba društva za čistom vodom. Osnovni problemi sa kojima će se čovečanstvo suočiti u 21. veku su: nedostatak vode, hrane i  energije, kao i zagađenje  životne sredine. Voda je u osnovi sva četiri problema: od vode najneposrednije zavisi proizvodnje hrane i energije, voda kao biotop je najdelikatniji deo životne sredine koju treba štititi. S druge strane, tehnološki razvoj, ubrzani rast stanovništva i urbanizacije postavlja sve veće zahteve za vodom, dok se u isto vreme smanjuje količina raspoloživih vodnih resursa. Zbog toga se smatra da je voda resurs koji će obeležiti 21. vek, na još dramatičniji način nego što je nafta obeležila 20. vek.

Po završetku studija na Odseku za hidrotehniku Građevinskog fakulteta Univerziteta u Beogradu, građevinski inženjer je  osposobljen za projektovanje i izgradnju hidrotehničkih objekata iz različitih oblasti hidrotehnike, koje se opisuju u nastavku.

Snabdevanje vodom i kanalisanje naselja (komunalna hidrotehnika) obuhvata sve one objekte koji služe za snabdevanje stanovništva vodom, kao i odvođenje otpadnih voda. Voda za vodosnabdevanje se zahvata ili iz površinskih tokova (reka, jezera) ili bunarima iz podzemlja. Zahvaćena voda se prema potrebi najpre dovodi do posebnih objekata za prečišćavanje  (popularno nazvane - "fabrike vode", slika 1), a zatim cevnom mrežom do naselja - potrošača. Ukoliko se potrošači nalaze na višim kotama u odnosu na vodozahvat, voda se prenosi pumpanjem, pa je neophodna izgradnja crpnih stanica, kao i rezervoara zbog čuvanja vode za periode najveće potrošnje.

Slika 1. Postrojenje “Makiš“ i Beogradu za preradu savske vode u vodu za piće; na snimcima su prikazani bazeni za izdvajanje mulja i filtriranje vode.

Upotrebljenu voda se iz naselja transportuje kanalizacionom mrežom do recipijenata - reka i jezera. Da ne bi došlo do njihovog zagađenja, pre ispuštanja, otpadne vode prolaze kroz sistem objekata za prečišćavanje (slika 2). Prostornim planom Srbije predviđeno je 18 velikih regionalnih sistema, čija je izgradnja već uveliko započela, sa prenosom vode na vrlo velika rastojanja, koja se kreću i preko 200 km. Realizacija tih sistema, kao i mnoštva lokalnih vodovoda i distributivnih sistema, predstavljaće u narednim decenijama jednu od najvećih investicija u Republici. Investicije koje se ne mogu zaobići, jer bi u protivnom došlo do onemogućavanja daljeg privrednog i društvanog razvoja. 

 

  Slika 2. Postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda; jedna od oblasti koja postaje sve aktuelnija i kod nas, a koja u razvijenom svetu predstavlja imperativ, jeste zaštita prirodnih vodotoka od zagađenja i prečišćavanje otpadnih voda iz urbanizovanih područja pre ispuštanja u prirodne vodotoke

Korišćenje vodnih snaga (energetska hidrotehnika) bavi se projektovanjem i izgradnjom hidroelektrana različitih tipova (Slike 3 i 4). Hidroelektrana može da bude “pribranskog” tipa (uz branu) kada koristi visinsku razliku vode koju stvara brana, ili “derivacionog tipa”, kada je udaljena od brane, a voda se kroz dovodni tunel prenosi od vodozahvata na jezeru do hidroelektrane, pri čemu se ostvaruje veća visinska razlika, a time i veća proizvodnja električne energije.

Slika 3. Hidroelektrana "Bajina Bašta" na reci Drini; površina akumulacije iznosi 12 km2, zapremina 340 miliona m3, a dužina 50 km; godišnja priozvodnja električne energije iznosi oko 1.5 milijardi kWh; pored energetskog značaja, akumulacija ima višenamensku ulogu u smislu odbrane od poplava i  vodosnabdevanja.

SR Jugoslavija je iskoristila samo oko polovinu svog tehnički iskoristivog potencijala, koji se procenjuje na oko 27 TWh/god. (TWh – milijarda kWh). Planirana je ubrzana realizacija preostalih potencijala na Drini, Limu, ali i na nizu reka na kojima se ranije nija planirala (Velika i Zapadna Morava, Ibar, itd). Takođe se planira i realizacija niza malih hidroelektrana, jer se radi o naajracionalnijem, obnovljivom energetskom resursu. Sva planirana postrojenja su višenamenska (pored hidroelektrana ostvaruju se i drugi ciljevi u domenu korišćenja, uređenje i zaštite voda).

   

Slika 4: Hidroelektrana "Đerdap" na  Dunavu; kada je završena 1972. godine, ova elektrana je bila peta po veličini u svetu;  zapremina akumulaciong jezera iznosi oko 2.5 milijardi m3, a prosečna proizvodnje električne energije iznosi 10.5 milijardi kWh.

Regulacija reka predstavlja hidrotehničke delatnosti kojima se sprečava da u toku perioda velikih voda reke teku nekontrolisano (poplave), a isto tako u periodu malih voda presušuju. Regulisanje korita, učvršćivanje obala (Slika 5), izgradnja nasipa, prokopavanje novog korita na određenim deonicama su neke od mera kojima se sprečavaju posledice, ali ne i uzroci (pasivne mere). Ukoliko se želi uticati na uzrok i smanjiti velike vode, odnosno povećati male vode, potrebna je izgradnja brana kojima se stvaraju jezera u kojima se voda zadržava u periodima velikih voda a ispušta u periodima malih voda (aktivne mere). U naseljima, regulacija reka je urbanistički zahvat kojim se kontroliše tok vode kroz naseljena područja, uz zadovoljenje određenih ekoloških i estetskih zahteva.

 

Slika 5. Radovi na osiguranju obala od erozije; snimak prikazuje polaganje obaloutvrde od krupnog kamena na podlozi od sintetičkog materijala; studenti Odseka za hidrotehniku se upoznaju sa proračunima tečenja vode i kretanja nanosa u prirodnim vodotocima, na osnovu kojih se dimenzionišu regulacione građevine.

Plovni putevi i pristaništa (saobraćajna hidrotehnika) obuhvata delatnosti na uređenju reka za potrebe plovidbe. Pored zahvata na trasiranju plovnog puta, izgradnji građevina i radova na održavanju plovnih gabarita na prirodnom vodotoku (Slika 6), tu spada i projektovanje i izgradnja veštačkih plovnih puteva – plovnih kanala. U sklopu unutrašnjih plovnih puteva projektuju se i grade prevodnice, mostovi, akvadukti, pristanišni i drugi objekti.

Slika 6. Bagerski radovi na održavanju plovnog puta

Hidrotehničke melioracije (poljoprivredna hidrotehnika) obuhvata navodnjavanje i odvodnjavanje poljoprivrednih područja. Sistemi za navodnjavanje (Slika 7), odnosno odvodnjavanje sastoje se od vodozahvata,  cevne ili kanalske mreže,  crpnih stanica, drenažnih cevi ili kanala itd.

Slika 7. Primeri sistema za navodnjavanje. Studenti Odseka za hidrotehniku se kroz vežbe upoznaju sa hidrauličkim proračunom ovakvih sistema

Hidrotehničke građevine.  Hidrotehnički inženjeri se bave hidraulikom objekata i učestvuju u projektovanju brana, preliva, bazena za umirenje, hidrotehničkih tunela i drugih važnih objekata (Slika 8). Pored računskih postupaka u analizama se često koriste i laboratorijski modeli objekata, izgrađeni u manjoj razmeri. Ova grana hidrotehnike zahteva dobro poznavanje fundamentalnih disciplina kao što su mehanika fluida i hidraulika.  

  

 

 

Slika 8. Betonska lučna brana na reci Pivi,    10.6 km uzvodno od njenog ušća u reku Drinu. Uz ovu branu visine 220 m, izgrađena je podzemna mašinska hala HE “Mratinje”, komandno odeljenje i transformatorsko postrojenje. Brana HE “Mratinje” je jedna od najviših lučnih brana u Evropi.

Hidrotehnički objekti predstavljaju jako skupe objekte od širokog društvenog interesa. Samim tim je i odgovornost građevinskih inženjera koji projektuju takve objekte velika. Zato je neophodno široko hidrotehničko obrazovanje koje kreće od teorijskih osnova o kretanju vode kao fluida koje se stiče u okviru prdmeta mehanika fluida, hidraulika i hidrologija, a završava nizom stručnih predmeta.

Pored teorijske nastave,  Odsek za hidrotehniku ima u programu čitav niz eksperimentalnih istraživanja, čime se studenti upućuju na probleme iz svakodnevne inženjerske prakse. Ova istraživanja se obavljaju na ekspe-rimentalnim instalacijama  u dve laboratorije koje su u sastavu Odseka: Hidrauličkoj laboratoriji  (Slika 9) i Laboratoriji za sanitarnu hidrotehniku.

 

Slika 9.  Eksperimentalni rad u Hidrauličkoj laboratoriji Odseka za hidrotehniku; studenti obavljaju merenja koja imaju za cilj upoznavanje raznih  fenomena iz oblasti mehanike fluida, hidraulike i kvaliteta voda.

Laboratorije su opremljene i računarskom opremom (većim brojem računara), uključujući i stalnu vezu sa internetom koja je studentima na raspolaganju. Vežbe iz većine stručnih predmeta se delom obavljaju u terminalskoj učionici, gde se studenti upoznaju i sa nizom komercijalnih softverskih paketa.

Svi predmeti na odseku su pokriveni odgovarajućim udžbenicima, zbirkama zadataka i skriptama, koje se mogu nabaviti u skriptarnici Građevinskog fakulteta, kao i u fakultetskoj biblioteci.  Odsek za hidrotehniku je pretplaćen na 20-tak stručnih inostranih časopisa, koji su takođe studentima na raspolaganju.

U cilju što boljeg upoznavanja studenata sa  inženjerskom praksom, nastavnim programom je predviđena i dvodnevna ekskurzija (u osmom semestru), tokom koje se obilaze svi značajniji hidrotehnički objekti u Srbiji. 

Najmanje jednom godišnje organizuje se manifestacija SUSRETI STUDENATA HIDROTEHNIKE gde mlađi studenti odseka za hidrotehniku imaju priliku da se upoznaju sa životom i radom studenata na višim godinama, stručnim ekskurzijama i radnim iskustvima već diplomiranih inženjera. U isto vreme se održava i promocija Hidrotehničkog smera namenjena studentima druge godine.

Prezentacije se mogu pogledati preko linkova:

6. SUSRET STUDENATA HIDROTEHNIKE (2008) >>>, >>>, >>>, >>>, >>>

 

meni katedre