Zašto i čime mjeriti protok

Mjerenje protoka na vodotocima jedna je od osnovnih aktivnosti kojima se bavi praktična hidrologija. U kombinaciji s korektnim mjerenjima vodostaja mjerenje protoka uvijek pruža cjelovitu sliku o stanju voda na nekom vodotoku. Prva "ozbiljnija" mjerenja protoka počela u Americi prije gotovo stotinu trideset godina. Takva mjerenja među prvima je sustavno provodio William Gunn Price na rijeci Ohio, u blizini grada Paducah, Kentucky, SAD, oko 1880. godine, mjereći brzine strujanja vode hidrometrijskim krilom kojeg je patentirao sam Price. Njegovo krilo, kao i kasnije razvijene inačice hidrometrijskog krila, bile su kroz slijedećih stotinjak godina praktički jedino sredstvo za mjerenje brzine strujanja vode u vodotocima. Iako su za mjerenje brzine strujanja vode tijekom vremena razvili i različiti drugi instrumenti, tek se hidrometrijsko krilo pokazalo dovoljno robusnim, a istovremeno i dovoljno preciznim instrumentom, za mjerenje brzina strujanje vode u vodotocima u kojima se uvjeti tečenja, sasvim sigurno, ne mogu smatrati laboratorijskim.

Originalno AA hidrometrijsko krilo W. G. Pricea, 1880. godina


Početkom sedamdesetih godina prošlog stoljeća počeli su se sporadično javljati prvi pokušaji mjerenja brzina strujanja u naravi primjenom akustičkih uređaja, ali je takva oprema, u to vrijeme, svoju inicijalnu primjenu ipak našla tek u oceanografskim mjerenjima. Prvi pokušaj mjerenja protoka na rijeci primjenom akustičkog uređaja bio je onaj kojeg su na rijeci Mississippi, kod grada Baton Rougea, Louisiana, SAD, 1982. godine proveli Christensen and Herrick. Rezultati mjerenja bili su ohrabrujući jer se u odnosu na standardna mjerenja hidrometrijskom krilom nisu razlikovali za više od 5 posto. Samo mjerenje, međutim, nije bilo moguće provesti na način kako se to ADCP uređajima radi danas - tadašnja prateća kompjuterska oprema nije bila u stanju provesti obradu mjerenja u realnom vremenu – obrada mjerenja morala se, baš kao i prilikom rada s krilom, provesti naknadno. Tijekom slijedećih desetak godina akustička se oprema, međutim, znatno razvila, pa su devedesetih godina mjerenja protoka akustičkom opremom konačno mogla biti provedena na praktički isti način kako se to radi i danas. Zbog svoje jednostavnosti mjerenje protoka primjenom ADCP uređaja uzima danas sve više prostora u mjeriteljskoj praksi.


Hidrometrijska krila SEBA


Elektromagnetski mjerač brzine strujanja vode OTT Nautilus


Mjerenje brzine strujanja vode hidrometrijskim krilom


Mjerenja protoka predstavljaju temelj kako za sve hidrološke kalkulacije tako i za sve aktivnosti u smislu praktičnog gospodarenja vodama. Danas se mjerenja protoka sustavno obavljaju na svim važnijim rijekama širom svijeta i takva će se mjerenja, u danima koji su pred nama, sasvim sigurno obavljati permanentno i u sve većem obimu. Razlozi za ovakva mjerenja su isti oni koji su se najprije pojavili i uočli u Americi, a kasnije se proširili na cijeli svijet: energetika, poljoprivreda, ekologija i vodno gospodarstvo. Razvojem društva, naime, potrebe za energijom svakim danom postaju sve veće, slijedom čega kontrola energetskih potencijala vode, s pratećom izgradnjom hidroelektrana, dobiva dodatni značaj. Ovi se pak energetski potencijali vode ne mogu odrediti bez podataka o protocima. U poljoprivredi se sve više javlja potreba za bilansiranjem voda u smislu kontroliranog, intenzivnog, navodnjavanja poljoprivrednih površina. Iako su takve potrebe prisutne već stotinjak godina, u današnje se vrijeme one samo dodatno aktualiziraju. Saznanja o tome koje količine zagađenja rijeka može bez opasnosti primiti u sebe (i "kanalizirati" ih!), mučila su Amerikance još prije stotinu godina, davno prije nego što su uopće postojali pojmovi poput "ekologije" ili "održivog razvoja". Danas su ovi termini naša svakodnevica. Koliko stvarno opterećenje zagađenjem može "podnijeti" neki vodotok, može se znati samo ako se poznaju iznosi protoka vode na tom vodotoku. I konačno, na kraju, ali ne i manje važno, obrana od poplava, regulacija vodotoka, izgradnja nasipa i kanala, izgradnja hidrotehničkih građevina, mostova, brana, propusta ili preljeva, nezamisliva je bez poznavanja podataka o protocima ili brzinama strujanja vode na rijekama.