nasipi i brane, hidrotehničke građevine namijenjene regulaciji vodotoka.

Nasipi su građevine ili njihovi dijelovi građeni iznad prirodnog terena nasipavanjem, pretežno uz vodoravno razastiranje i zbijanje rastresitog materijala. Služe za regulacije toka vode u rijekama, obranu od poplava, pridržavanje vode u kanalima iznad površine okolnog terena, pregradnju riječne doline ili korita za stvaranje umjetnog jezera za natapanje, pridržavanje ceste ili željezničke pruge, opskrbu vodom ili proizvodnju električne energije, odlaganje otpada u komunalnom gospodarstvu ili industriji, zatim kao lukobrani u lukama, platoi za zgrade na kosom terenu i sl. Uobičajeno su izduženog oblika u tlocrtu, a trapeznog u poprečnom presjeku, s gornjom stranicom obično vodoravnom. Oblikovanje i dimenzioniranje nasipa (visina, nagib kosina, vrsta i raspored ugrađenog materijala, način ugradnje, vrsta moguće obloge i dr.) ovise o namjeni, udaljenosti dopreme i mehaničkim svojstvima materijala za ugradnju (prirodna vlažnost, čvrstoća i vodopropusnost), svojstvima terena na kojem se gradi, očekivanom intenzitetu potresa na mjestu izgradnje i dr. Sitnozrni nasipani materijal često treba sušiti ili vlažiti prije ugradnje u mjeri da bi se postigla njegova optimalna vlažnost pri kojoj se zbijanjem postiže maksimalna zbijenost, čvrstoća i krutost, a time i minimalna potrebna količina ugrađenog materijala. Nasipi se mogu ojačati čeličnim ili polimernim trakama ili mrežama položenima vodoravno između slojeva nasutog materijala radi postizanja strmijih kosina, a time i uštede nasipanog materijala.







Brane su građevine kojima se pregrađuju doline ili korita vodotoka u svrhu stvaranja akumulacijskih jezera ili retencija (→ hidrotehnički sustavi). Akumulacijska jezera (akumulacije) su umjetna jezera koja služe za akumuliranje vode za vodoopskrbu, natapanje, proizvodnju električne energije, obranu od poplave ili za podizanje razine vode u vodotocima radi omogućavanja plovidbe. Retencije su posebno uređena područja u slijevu vodotoka koja služe za privremeno zadržavanje vode radi zaštite od poplava. Također, posebna vrsta brana služi za zadržavanje tekućeg mulja nastaloga iskorištavanjem rudnih ležišta. Postoje i privremene brane (zagati) koje premještaju vodotok u riječnom koritu u kojem se predviđa izgradnja neke građevine u suhim uvjetima. Prema klasifikaciji Međunarodne komisije za velike brane (CIGB/ICOLD), ističu se velike brane koje svojim rušenjem mogu izazvati goleme štete pa je pri njihovu planiranju, izgradnji i održavanju potrebno pridržavati se osobito strogih uvjeta. To su sve brane visine veće od 15 m ili sve brane visine veće od 5 m s akumulacijom volumena veće od 3 milijuna kubnih metara.

Prema materijalu od kojeg su izgrađene, velike brane dijele se na nasute i masivne, a masivne na betonske (gravitacijske, lučne, lučno-gravitacijske, višelučne i raščlanjene), od uvaljanoga betona (gravitacijske) te zidane od kamena (gravitacijske i lučne). Gravitacijske brane se svojom težinom i trenjem o podlogu odupiru pritisku vode, dok lučne, koje su lakše od masivnih, lučnim djelovanjem prenose tlak vode u temelje na bočnim padinama kanjona ili dolina. Lučno-gravitacijske, raščlanjene i višelučne brane kombiniraju elemente prethodnih dviju vrsta brana. Betonske se brane obično grade od standardnoga betona, dok se one od uvaljanoga betona grade valjanjem betona s vrlo malo cementnog veziva. Nasute brane grade se od prirodnog materijala (glina, prašina, pijesak, šljunak, lomljeni kamen) iskopanoga u blizini radi uštede pri prijevozu. Zbog svoje se podatljivosti mogu graditi na terenima vrlo različite stišljivosti i nosivosti. Dijele se na zemljane (izgrađene od slabo propusne iskopane, nasute i zbijene zemlje, gline, prašine) te na one od lomljenoga kamena dobivenoga iz kamenoloma, koje se zbog velike vodopropusnosti kamenog nasipa grade sa slabo propusnom jezgrom (obično glinenom) ili s nepropusnom oblogom (betonskom, asfaltnom ili plastičnom) na uzvodnoj kosini. Male se brane još grade od drva, čelika s betonskim osloncima ili žičanih košara ispunjenih lomljenim kamenom (gabioni).

Svaka brana sastoji se od tijela brane i organa za evakuaciju voda. Ovisno o konstrukciji brane, evakuacijski organi mogu biti temeljni ispust u tijelu brane ili obilazni tunel, te preljev sa zapornicama i slapištem ili sa zapornicama i brzotokom. Za svaku je branu najvažnije sprečavanje procjeđivanja ispod temelja brane. Ako je brana temeljena na kamenoj podlozi, to se postiže izvedbom injekcijske zavjese, odn. izvedbom glino-betonske, armirano-betonske dijafragme ili žmurja (čelični pločasti elementi) ako je brana temeljena na aluvijalnom tlu. Injekcijska zavjesa sastoji se od niza bušotina ispod temelja i u bokovima brane kroz koje se pod visokim tlakom u pukotine u temeljnoj stijeni ubrizgava cement ili cement s pijeskom ili cementno-bentonitna smjesa ili vodeno staklo kao element brtvljenja. Lučne brane zbog osjetljivosti konstrukcije zahtijevaju injektiranje duž cijelog temelja brane. Injekcijska zavjesa ili dijafragma kod masivnih brana reducira uzgon na temeljnu plohu brane i samim time znatno pridonosi stabilnosti brane.

Nasipi i brane među najstarijim su građevinama ljudske civilizacije. Nasipi su se nekad gradili iskustveno, a posljednjih dvjestotinjak godina to se iskustvo sve više mijenjalo k racionalnom pristupu dimenzioniranja i građenja, temeljenom na razvoju znanosti u području mehanike, posebice mehanike tla. Tragovi prvih brana zabilježeni su u ostatcima najstarijih civilizacija Egipta, Mezopotamije, Kine i Bliskog istoka, stariji više od 5000 godina. U svijetu je 2020. bilo registrirano gotovo 59 000 velikih brana, od čega oko 78% nasutih. Prema funkciji najbrojnije, služe za natapanje (47%), zatim za proizvodnju električne energije (21%), opskrbu vodom (12%) te kontrolu poplava (9%). Trenutačno je najviša izgrađena brana na svijetu lučna betonska brana Jinping 1 u Kini (305 m), a u Europi betonska gravitacijska brana Grande Dixence u švicarskim Alpama (285 m).

Nasipi u Hrvatskoj

U porječjima Drave i Mure prvi intenzivniji radovi na izgradnji sustava obrane od poplava i regulacije vodotoka započeli su još početkom XVIII. st., a sustavna briga o izgradnji i održavanju nasipa vezanih uz obranu od poplava i odvodnju suvišnih voda u Hrvatskoj vodi se od XIX. st. Nakon katastrofalnih poplava na području RH 1964., 1965. i 1966. osobito su se intenzivirali radovi oko zaštite od poplave Zagreba, Siska, Karlovca, Varaždina, Vukovara i Osijeka, te Baranje i Međimurja.

Godine 1720. grof Veterni dao je izgraditi nasip dužine 6,7 km na području ušća Drave u Dunav. Godine 1790. započela je gradnja oko 30 km dugog dravskog nasipa od općine Grdiše u Mađarskoj do općine Darda u Hrvatskoj. Godine 1854. osnovano je Nasipsko društvo u Dardi koje je radilo na rekonstrukciji i pojačanju nasipa sve do 1871., od kada su se rekonstrukcije obavljale pod upravom darđanskog vlastelinstva. Od tada do današnjih dana provedene su mnoge rekonstrukcije dravskih nasipa. Dunavski nasip od Zmajevca do Grabovca, dug oko 16 km, građen je 1830., nasip Zmajevac–Kopačevo duljine oko 33 km koji brani područje istočne Baranje 1874. te nasip od Mohača do Draža iste godine. Danas sustavi obrane od poplava Mure i njezinih pritoka uključuju 694 km nasipa, Drave i njezinih pritoka, uključujući i nasipe akumulacija dravskih hidroelektrana, 435,5 km nasipa, a Dunava i njegove neposredne pritoke (bez Drave) 203,5 km nasipa. Godine 1845. građeni su nasipi uz rijeku Butišnicu u okviru regulacije rijeke Krke. Lijevi nasip uz rijeku Neretvu od mora do Metkovića dug 21 km izgrađen je prigodom regulacije Neretve za plovidbu još 1885., a do danas je uz Neretvu izgrađeno ukupno 56,2 km obaloutvrda i nasipa. Uz Cetinu su sagrađeni nasipi uz lateralne kanale radi zaštite Sinjskoga polja, a za obranu od poplava Vranskoga polja i područja Nadinsko blato–Polačko polje izveden je obrambeni nasip uz Vransko jezero. Prva regulacija rijeke Save kraj Zagreba odvijala se od 1899. do 1914., a obuhvaćala je izgradnju nasipa u donjem toku Save kao i formiranje više zatvorenih melioracijskih područja. Izvedbom nasipa uz donji tok Save formirane su 1934–41. melioracijske cjeline Biđ–Bosut, Jelas polje, Crnac polje i dr. Nakon velike poplave u Zagrebu 1964. pristupilo se izgradnji sustava obrane od poplava srednje Posavine, unutar kojeg se Zagreb, Karlovac i Sisak osim obrambenim nasipima brane od poplava i odteretnim kanalima. Povišeni su nasipi te je ugrađena i dodatna zaštita od povratnih voda na ušću potoka Vrapčaka u Savu. Time se grad Zagreb brani od velikih voda Save za koje se procjenjuje da se mogu pojaviti jednom u 1000 godina. Do 1986. izgrađeno je 160 km nasipa na Savi koji su povećali sigurnost obrane Zagreba i niz vodnih područja te više od 11 km nasipa retencije Lonjsko polje. Tada su rekonstruirani i savski nasipi uzvodno i nizvodno od Siska. Nakon velike poplave 1966. izgrađeno je 17 km nasipa uz Kupu i Koranu te dodatni uz Mrežnicu i Dobru, radi obrane od poplava grada Karlovca. Uz međudržavne vode (83 prirodna vodotoka, 12 kanala, jedno prirodno jezero i dvije akumulacije), priobalne vode, druge veće vodotoke (61 prirodni vodotok, 22 ponornice, pet prirodnih jezera, 33 kanala, 15 tunela, 35 akumulacija i 32 retencije) te 67 bujičnih voda veće snage u RH (tzv. vode I. reda, 10 203 km ukupne duljine s pripadnim regulacijskim i zaštitnim vodnim građevinama), duljina nasipa danas iznosi 2373 km. Uz ostale vodotoke (vode II. reda) izgrađeno je još 438 km obrambenih nasipa koji omogućuju različite razine zaštite zaobalja od poplava.



















Brane u Hrvatskoj

Do početka XX. st. u Hrvatskoj su se gradile male brane (pragovi) koje su služile uglavnom za skretanje dijela vode iz vodotoka prema vodenicama ili pilanama. Tek početkom XX. st. izgrađene su prve male brane za ostvarivanje akumulacija za energetsku uporabu, odn. brane HE Miljacka visine 1,2 m (1906) te HE Ozalj visine 7,5 m (1908). Prva velika brana u Hrvatskoj, visoka 18 m, betonska je brana HE Kraljevac izgrađena 1912. na rijeci Cetini. Tek nakon II. svj. rata, izgradnjom betonske brane Bajer visine 15 m na rijeci Ličanki u Gorskom kotaru (1951), u Hrvatskoj počinje intenzivna izgradnja velikih brana, kojih je od tada izgrađeno 39. Najviša je nasuta brana Sklope, visine 81 m, izgrađena 1967. na rijeci Lici. Najviša betonska brana je masivna betonska brana Lešće, visine 53 m, izgrađena 2010. na rijeci Dobri. Jedina lučna betonska brana u Hrvatskoj je 35 m visoka brana Letaj na rijeci Boljunčici u Istri, a služi za obranu od poplava.







Brana Peruća s vertikalnom glinenom jezgrom izgrađena je 1958. na rijeci Cetini. Ostvaruje najveću akumulaciju u Hrvatskoj, koja vodom opskrbljuje višenamjenski hidroenergetski sustav Cetina. Ispod brane izvedena je najveća injekcijska zavjesa u Hrvatskoj najveće dubine 200 m. U Domovinskome ratu branu je, s namjerom da ju sruši i time izazove nesagledive štete te ugrozi živote 20 000 stanovnika u nizvodnom području, minirala JNA. Brana nije srušena izazvanom eksplozijom 28. siječnja 1993., ali je znatno oštećena i obnovljena nakon tri godine.













Najveći broj velikih brana u Hrvatskoj projektirali su stručnjaci poduzeća → Elektroprojekt i Institut Geoexpert iz Zagreba. Na izgradnji su radile građevinska poduzeća → Hidroelektra iz Zagreba, → Konstruktor iz Splita, → Geotehnika iz Zagreba, → Građevni kombinat Međimurje iz Čakovca, Primorje iz Rijeke i dr. Stečena iskustva na projektiranju i izvođenju nasutih brana omogućila su tada hrvatskim inženjerima projektantima i izvođačkim tvrtkama izgradnju nekoliko takvih brana u inozemstvu.

Prije osnivanja Tehničke visoke škole u Zagrebu (→ Tehnički fakultet u Zagrebu; sv. 4) 1919., domaći građevinari uključeni u izgradnju nasipa i brana školovali su se u inozemstvu, poput → Valerijana Riesznera, → Ervina Nonveillera i → Stjepana Belle, koji su znatno pridonijeli razvoju znanosti, publicistike, visokoga školstva i izgradnji brana u Hrvatskoj. U pionirskim danima izgradnje velikih brana u Hrvatskoj posebno mjesto pripada → Mladenu Žugaju, inženjeru i nastavniku → Građevinskog fakulteta u Zagrebu. Uz zagrebački, znanstvenu i stručnu djelatnost danas obavljaju → Fakultet građevinarstva, arhitekture i geodezije u Splitu, → Građevinski fakultet u Rijeci i → Građevinski i arhitektonski fakultet Osijek, koji pružaju mnogobrojne konzultantske i istraživačke usluge poduzećima koja se bave projektiranjem i građenjem nasipa i brana. Stručnjake iz područja projektiranja i gradnje nasipa i brana okupljaju Hrvatsko društvo za velike brane, Hrvatsko geotehničko društvo, Hrvatsko društvo za odvodnju i navodnjavanje, Hrvatsko društvo za ceste i željeznice – Via Vita i dr.