NÁVRH NA STANOVENÍ ZÁPLAVOVÉHO ÚZEMÍ BRADAVY

Transkript

1 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ NÁVRH NA STANOVENÍ ZÁPLAVOVÉHO ÚZEMÍ BRADAVY ř. km 0,000-9,736 TECHNICKÁ ZPRÁVA Březen 2017

2 ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE FAKULTA STAVEBNÍ NÁVRH NA STANOVENÍ ZÁPLAVOVÉHO ÚZEMÍ BRADAVY ř. km 0,000-9,736 TECHNICKÁ ZPRÁVA Objednatel Povodí Vltavy, státní podnik závod Berounka Denisovo nábřeží Plzeň Zpracovatel České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební Thákurova Praha 6 Praha, březen 2017

3 OBSAH 1. IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE 1 2. SPECIFIKACE PRACÍ 2 3. POUŽITÉ PODKLADY 3 4. METODIKA ŘEŠENÍ 5 5. SESTAVENÍ A KALIBRACE MODELU 7 6. ŘEŠENÉ PŘÍPADY A OKRAJOVÉ PODMÍNKY 9 7. VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ A KONSTRUKCE ZÁPLAVOVÝCH ČAR VYHODNOCENÍ AKTIVNÍ ZÓNY ZÁPLAVOVÉHO ÚZEMÍ ZHODNOCENÍ NEJISTOT 13 LITERATURA 14 SEZNAM PŘÍLOH IDENTIFIKAČNÍ ÚDAJE Objednatel: Povodí Vltavy, státní podnik závod Berounka Denisovo nábřeží Plzeň Zpracovatel: České vysoké učení technické v Praze Fakulta stavební Thákurova Praha 6 Řešitelé: Doc. Ing. Jana Valentová, CSc. Doc. Ing. Petr Valenta, CSc. 1

4 2. SPECIFIKACE PRACÍ Předmětem díla je zpracování hydrotechnických výpočtů a související dokumentace pro účely návrhu stanovení záplavových území Bradavy v úseku od soutoku s Úslavou po rybník Hvížďalka. Řešený úsek začíná v oblasti soutoku s Úslavou, kde v ř. km 0,000 navazuje na úsek řešený v rámci studie Návrh na stanovení záplavového území řeky Úslavy, úsek Šťáhlavy - Žinkovy" (FSv ČVUT, 2016). Horní konec řešeného úseku je dán profilem hráze rybníka Hvížďalka nad Spáleným Poříčím, řešení zde končí na objektu bezpečnostního přelivu. Hydrotechnické výpočty byly zpracovány pomocí metodiky kombinace dvourozměrného (2D) a jednorozměrného (1D) numerického modelování. Oblast soutoku, kde dochází v důsledku interakce proudění vody v Úslavě a v ústí Bradavy k složitým proudovým poměrům, byla řešena pomocí 2D modelu. Výpočty průběhů hladin výše proti proudu Bradavy byly zpracovány pomocí jednorozměrného modelu HEC-RAS, který umožňuje hydraulické výpočty ustáleného nerovnoměrného proudění v obecném otevřeném korytě s možností rozdělení profilu na dílčí profily včetně detailního řešení hydrotechnických a dalších objektů ovlivňujících proudění vody. Provedené práce zahrnovaly následující činnosti: pořízení hydrologických podkladů převzetí a zpracování geodetických, hydrotechnických a dalších podkladů podrobná rekognoskace území návrh a zpracování numerických modelů řešené oblasti kalibrace modelu zpracování a vyhodnocení hydrotechnických výpočtů pro simulace ustáleného nerovnoměrného proudění v zájmové oblasti pro ustálené průtoky Q 5, Q 20 a Q 100 zpracování rozsahu záplavového území na základě vypočtených hladin povodňových průtoků při průtocích Q 5, Q 20 a Q 100 stanovení aktivní zóny záplavového území Q 100 dle 66 odst. 2 zák. č. 254/2001 Sb. a 4 odst. 3 vyhl. č.236/2002 Sb. 2

5 3. POUŽITÉ PODKLADY Hydrologické podklady Hydrologické podklady byly čerpány ze základních hydrologických údajů pro tok Bradavy, které byly získány od ČHMÚ. Údaje byly pořízeny pro dva vybrané profily, které byly zvoleny tak, aby umožňovaly dostatečně podrobné zadání hodnot řešených průtoků v rozsahu modelu. Přehled použitých údajů pro N-leté průtoky uvádí tabulka 1. Originální doklady ČHMÚ jsou archivovány u zpracovatele. PROFIL Q 1 Q 2 Q 5 Q 10 Q 20 Q 50 Q 100 ústí do Úslavy 8,80 13,1 20,6 27,9 36,4 50,0 62,0 pod ústím Struhařovského potoka 7,93 11,8 18,6 25,1 32,8 45,0 55,8 Tabulka 1: N-leté průtoky [m 3 s -1 ] podklady ČHMÚ Pro účely kalibrace modelu byly k dispozici podklady z vyhodnocení povodní ze srpna 2002 a června Informace byly čerpány ze zpráv Výsledná zpráva o projektu Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úpravy systému prevence před povodněmi" (MŽP, 2004) a "Vyhodnocení povodní v červnu hydrologický průběh povodní" (ČHMÚ, 2013). Podklady obsahují informace o vyhodnocených kulminačních průtocích Q a odpovídajících dobách opakování N: - Spálené Poříčí (Q 2002 = 107 m 3 s -1, N > 1000), - Žákava (Q 2013 = 27,4 m 3 s -1, N = 10). Geodetické a mapové podklady Použité numerické modely vycházejí při popisu koryta řeky ze zaměření korytových a objektových profilů na toku Bradavy, pořízených v rámci zaměření pro technickoprovozní evidenci toků (TPE). Zpracovatelem zaměření byla společnost GEFOS a.s., měření bylo provedeno v roce Kromě příčných profilů toku byly využity i další podklady v podobě výkresů objektů a jejich fotodokumentace, podélných profilů a situačních plánů. Podklady TPE byly dále aktualizovány doplňkovým zaměřením zahušťujících korytových profilů a některých objektů na toku. Měření provedly firmy GEOPLAN Plzeň a David Kladívko, Přeštice, zaměření bylo předáno v digitální podobě. Nové objekty rybníka Hvížďalka (doplňkový přeliv se skluzem) byly modelovány podle dokumentace skutečného provedení stavby - geodetická část (GEOING Plzeň, s.r.o., 2015). 3

6 Pro modelování inundačního území při tvorbě modelu a pro konstrukci záplavových čar byla využita data digitálního modelu terénu pořízeného na základě leteckého snímkování metodou laserscanningu. Jednalo se o nově dostupná data digitálního modelu reliéfu páté generace (DMR5G). Digitální model reliéfu DMR 5G má podobu nepravidelné sítě výškových bodů (TIN) s úplnou střední chybou výšky 0,18 m v odkrytém terénu a 0,3 m v zalesněném terénu. Data DMR5G byla v případě potřeby selektivně kombinována s daty z pozemního měření k upřesnění průběhu významných terénních hran (násypy komunikací apod.). Obdobně bylo zapotřebí postupovat v případě modelování koryta toku z podkladů TPE, neboť vodou zatopené oblasti nejsou součástí vyhodnocení DMR5G. Datové podklady poskytlo pro účely studie Povodí Vltavy. Jako podkladový materiál byly dále využity letecké snímky zájmové oblasti, a to především ke stanovení oblastí s různými hydraulickými drsnostmi. Mapové podklady pro účely vykreslení výstupů řešení byla pořízena objednatelem studie od ČÚZK, jednalo se o podklad pro vykreslení záplavových čar v podobě základních rastrových map ČR ZM 10 v měřítku 1 : v digitální podobě (ČÚZK, 2017). Kalibrační podklady Při volbě kalibračních parametrů modelu bylo přihlíženo k povodňovým značkám, které poskytl objednatel ze svých archivních materiálů, resp. byly převzaty z předchozí studie odtokových poměrů Bradavy ("Zpracování návrhu na stanovení záplavového území Bradavy v ř. km 0,000 20,655", Šindlar s.r.o, 2007). Počet značek je značně omezený. Pro povodeň 2002 byl z výše uvedené studie k dispozici údaj o výšce hladiny 416,73 m n. m. v ř. km 8,701 ve Spáleném Poříčí. Při rekognoskaci území byla identifikována ryska s popisem 2002 na konstrukci mostu v Žákavě, výška rysky odpovídá kótě 368,75 m n. m. (stanoveno dopočtem ze známých kót konstrukce mostu). Ani k jedné z uvedených značek nemá správce toku žádné podrobnější informace. Při povodni v červnu 2013 (první vlna) byla v profilu limnigrafické stanice Žákava zaznamenána hladina na úrovni 366,37 m n. m. Další související podklady V průběhu zpracování hydrotechnických výpočtů byla provedena podrobná rekognoskace modelované oblasti a byla pořízena potřebná fotodokumentace a videodokumentace modelovaného území. 4

7 4. METODIKA ŘEŠENÍ Ke stanovení průběhů hladin při řešených průtokových stavech byl v převážném rozsahu řešené oblasti použit jednorozměrný model HEC RAS ve verzi 4.1 (HEC-RAS River Analyzing System, US Army Corps of Engineers, ). Jedná se o model pro řešení proudění ve větevné síti otevřených koryt. Model vychází ze soustavy rovnic Saint Venanta ve tvaru Q x A + = 0 t, Q t ( UQ) h + ga S 0 + gas = 0 x + f x kde Q je průtok [m 3 s -1 ], A průtočná plocha příčného řezu [m 2 ], U = Q/A je střední průřezová rychlost [m.s -1 ], h je hloubka vody [m], S 0 je sklon dna [-], S f je sklon čáry energie [-] a g je gravitační zrychlení [m.s -2 ]. Sklon čáry energie S f reprezentuje celkové hydraulické odpory, které kromě tření na dně zahrnují i vlivy turbulence proudění, nerovnoměrnosti rychlostního pole v příčném řezu, prostorové efekty proudění apod. Model byl vyvinut v US Army Corps of Engineers Hydrologic Engineering Center. Při řešení ustáleného proudění model používá metodu po úsecích podle rovnice 2 2 α 2 V2 α1 V1 H 2 + Z 2 + = H1 + Z g 2g h e h e = L S f α V + C 2g α1 V 2g kde indexy 1 a 2 označují dva sousední profily. Další označení představuje: H 1, H 2 = hloubky vody Z 1, Z 2 = poloha dna V 1, V 2 = průměrné rychlosti α 1,α 2 = rychlostní součinitel g = gravitační zrychlení h e = ztrátová výška L = délka úseku S f = sklon čáry energie 5

8 C = koeficient kontrakce Model je schopen modelovat jak říční, tak bystřinné proudění, popřípadě kombinace obou. V rámci modelu lze použít obecný tvar příčných profilů, které lze členit v příčném směru na dílčí části (koryto a inundace, případně podrobněji) a geometrický popis příčného řezu lze doplnit o specifikaci neprůtočných bloků, neaktivních ploch a bočních přelévaných hrází. Model má velmi podrobně propracovanou metodiku modelování řady různých typů objektů (zejména propustků a mostů) a jejich kombinací. Objekty se zadávají přímo popisem geometrie a příslušných hydraulických parametrů. Model se se běžně používá pro účely stanovení záplavového území i při řešení problematiky protipovodňové ochrany. Pro dvourozměrné numerické modelování v oblasti soutoku s Úslavou byl použit model FAST2D, který umožňuje podrobné numerické modelování povodňových situací v reálných geometrických podmínkách otevřených koryt a inundačních územích včetně urbanizovaných oblastí. Aktuální verze modelu (Valenta, 2004) koncepčně vychází z původní verze modelu vyvinutého v Institutu pro hydrodynamiku univerzity Karlsruhe (Wenka, Valenta, Rodi, 1991), který uvádějí Wenka a Valenta (1991). Uvedený 2D model je u nás opakovaně používán pro řešení aktuálních úloh vodohospodářské praxe i výzkumu, v posledních letech především v souvislosti s problematikou ochrany proti povodním viz např. Valenta a Valentová, 2001 a 2003, FSv ČVUT, Podrobný popis modelu FAST 2D a jeho aplikace pro řešení záplavového území Úslavy je uveden v související studii Návrh na stanovení záplavového území řeky Úslavy, úsek Šťáhlavy - Žinkovy" (FSv ČVUT, 2016), z níž modelování oblasti soutoku Bradavy s Úslavou při povodňových stavech na Bradavě vychází. 6

9 5. SESTAVENÍ A KALIBRACE MODELU 2D model oblasti soutoku Pro podrobné vyšetření proudových poměrů a hydraulických podmínek průchodu povodně v oblasti soutoku Úslavy a Bradavy byl využit detailní dvourozměrný model vytvořený v rámci studie Návrh na stanovení záplavového území řeky Úslavy, úsek Šťáhlavy - Žinkovy" (FSv ČVUT, 2016). S ohledem na značnou členitost zájmového území bylo zapotřebí přistoupit k aplikaci modelu s relativně velmi vysokým rozlišením (zhruba 1,5 m x 1,5 m) a tedy i velmi vysokým počtem výpočetních buněk. Výpočetní síť konečných objemů použitého dvourozměrného modelu (model 2) byla navržena jako křivočará. Parametry výpočetní sítě pro řešený úsek jsou uvedeny v tabulce 2. Při použitém rozlišení modelu již bylo možno podrobně modelovat jednotlivé překážky proudění v podobě budov a dalších objektů. Model č. Rozsah (ř. km) Délka (m) Šířka (m) Počet buněk Rozměr buňky (m) 2 25,280 30, x 650 1,4 x 1,4 Tabulka 2: Parametry výpočetní sítě pro řešený úsek Při definování morfologie terénu se vycházelo z dostupných topografických a geodetických podkladů, využita byla především geodetická data z pozemního a leteckého laserového zaměření podrobněji specifikovaná v kap. 3. Výchozí surová data modelu terénu získaného leteckým laserovým zaměřením musela být doplněna informacemi o tvaru říčního koryta s využitím příčných profilů a dalšími podklady zpřesňujícími popis terénu v zájmovém území. Součástí podkladů nebyly dostatečně podrobné údaje o průběhu náhonů a kanálů v zájmovém území, většinou byly zaměřeny profily pouze na začátku a konci příslušné vodoteče. U významnějších z těchto vodotečí bylo ve spolupráci s objednatelem v průběhu zpracování zajištěno doplňkové zaměření vybraných profilů, podružnější kanály byly po dohodě s objednatelem modelovány jen přibližně na základě interpolace mezi počátečním a koncovým profilem. Na základě výsledných diskrétních vstupních dat pro digitální model byla preprocesorem vytvořena spojitá aproximace terénu pro numerický model. Následně byly hodnoty nadmořských výšek terénu převedeny do všech uzlů výpočetní sítě 2D modelu a tak vytvořena finální reprezentace modelovaného území v numerické podobě. V další fázi návrhu 7

10 modelu bylo zapotřebí zohlednit veškeré překážky proudění, které byly do modelu zapracovány v podobě zablokování (zneprůtočnění) příslušných buněk výpočetní sítě. Zadání překážek probíhalo interaktivně nad podkladem tvořeným leteckým snímkem (ortofotomapou) zájmového území, aby byla zajištěna polohová návaznost zadání na modelovanou skutečnost. 1D model Bradavy Sestavený jednorozměrný numerický model se skládá z hlavního úseku tvořeného tokem Bradavy v řešeném rozsahu ř. km 0,000 až 9,736. Základní úsek je doplněn dvěma vedlejšími větvemi v místech významného dělení proudu - jedná se o větev vedenou doplňkovým bezpečnostním přelivem a skluzem na rybníku Hvížďalka a dále o pravostrannou inundační větev mezi ř. km 4,8 a 5,4. Sestavení numerického modelu vychází ze zaměřené sady příčných profilů, jak je dokumentována na situacích v příloze 3. Součástí tvorby modelu byla digitalizace příčných profilů a lokální doplnění interpolovaných příčných řezů koryta v oblastech s výraznějšími změnami v průbězích hladin. Pro účely hydrotechnických výpočtů byly následně využity korytové části příčných profilů, které byly doplněny o inundační části sestrojené jako řezy modelem terénu DMR5G. Mostní konstrukce a další hydrotechnické objekty byly modelovány na základě objektových příčných profilů, s přihlédnutím k údajům ze zaměřených situačních plánů, fotografické dokumentaci a výsledkům terénní rekognoskace. Součástí tvorby modelu dále byla specifikace neprůtočných a průtokově neaktivních oblastí a zadání hydraulických drsností koryta Bradavy a přilehlého inundačního území na základě terénního průzkumu a dalších dostupných podkladů (letecká ortofotomapa). Kalibrace modelu Vhodnost zvolených součinitelů drsnosti byla ověřena pomocí simulací povodní s kulminačními průtoky odpovídajícími svými velikostmi kulminačním průtokům povodní z let 2002 a 2013 a následného porovnání výsledků s dostupnými údaji o povodňových značkách. Informace o kulminačních průtocích a povodňových značkách byly čerpány z podkladů uvedených v kapitole 3. Kalibrační výsledky pro povodeň ze srpna 2002 je možno hodnotit na základě dvou povodňových značek. První značka nacházející se na konstrukci mostu Žákava odpovídá výšce hladiny 368,75 m n. m. Umístění značky odpovídá snížené hladině v mostním otvoru v 8

11 důsledku koncentrace proudu a zvýšených rychlostí. Značka je tedy v rámci kalibrace porovnávána s vypočtenou úrovní hladiny těsně u návodní hrany průtočného profilu mostu, která činí 368,73 m n. m. Reprezentativní úroveň hladiny nad mostem (mimo oblast koncentrace proudu a s ní související depresi hladiny) je ve skutečnosti vyšší o příslušné ztráty. Druhá značka s výškou hladiny 416,73 m n. m. se nachází podle dostupných podkladů v ř. km 8,701 ve Spáleném Poříčí. Vypočtená úroveň hladiny v tomto místě činí 416,90 m n. m. Pro hodnocení kalibrace modelu pro průtok při povodni v červnu 2013 byl k dispozici jediný údaj, kdy v profilu limnigrafické stanice Žákava byla při první povodňové vlně zaznamenána hladina na úrovni 366,37 m n. m. (vodní stav 177 při nule vodočtu 364,60). Vypočtená hladina při tomto průtoku zde činí 366,49 m. n. m. Diference mezi vypočtenými hladinami a povodňovými značkami jsou přijatelné, s ohledem na minimální počet dostupných povodňových značek je však nutno výsledky kalibrace považovat za orientační. 6. ŘEŠENÉ PŘÍPADY A OKRAJOVÉ PODMÍNKY Při hydrotechnických výpočtech byl numerický model zatěžován průtoky v souladu s údaji o N-letých průtocích dle ČHMÚ (tabulka 1). Změny velikosti zadávaných průtoků byly zadávány v místech významnějších přítoků. V úsecích při absenci průtokově významného přítoku byla v zadání změna průtoku plynuleji rozložena podél celé délky úseku a přizpůsobena tak předpokládanému skutečnému průběhu dotace z mezipovodí. Přehled použitých průtokových okrajových podmínek uvádí tabulka 3. Úsek modelu Průtok (m 3 s -1 ) (ř. km) Q 5 Q 20 Q 100 9,736-7,422 18,6 32,8 56 7,422-6, ,350-0,000 20,6 36,4 62 Tabulka 3 : Průtoky zadávané v numerickém 1D modelu Bradavy Při specifikaci okrajových podmínek pro polohu hladiny na dolním okraji 1D modelu byly uvažovány polohy hladiny v navazujícím níže ležícím úseku (2D model Úslavy). Dvourozměrný model oblasti soutoku Bradavy s Úslavou byl řešen pro dvě kombinace průtokových stavů na Bradavě a Úslavě. Stavy byly definovány tak, aby pod soutokem obou toků nastal vždy příslušný celkový průtok dané N-letosti. To znamená, že vždy jeden z toků byl zatížen příslušným N-letým průtokem, zatímco z druhého toku přitékal průtok doplňující 9

12 svou hodnotou daný N-letý průtokový stav pod soutokem. Souběh povodňových průtoků stejných N-letostí na obou tocích nad soutokem, který by v součtu vedl ke vzniku povodní vyšších N-letostí pod soutokem, nebyl uvažován z důvodu jeho malé pravděpodobnosti. Přehled celkem šesti takto definovaných variant průtokových zatěžovacích stavů 2D modelu udává tabulka 4. Varianta Q na Úslavě [m 3 s -1 ] Q na Bradavě [m 3 s -1 ] Q pod soutokem [m 3 s -1 ] Q 100 na Úslavě Q 100 na Bradavě Q 20 na Úslavě Q 20 na Bradavě 132,6 36,4 169 Q 5 na Úslavě 80,4 14,7 95,1 Q 5 na Bradavě 74,5 20,6 95,1 Tabulka 4: Modelované průtokové stavy pro 2D model soutoku Výpočty byly zpracovány za předpokladu zachování plné průtočnosti veškerých objektů (mostů, propustků, přelivů). Řešené případy nezahrnují zvláštní povodňové stavy vznikající v důsledku poruch objektů, prolomení hrází (průlomové vlny) a další podobné případy zvláštních povodní.. 7. VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ A KONSTRUKCE ZÁPLAVOVÝCH ČAR Výsledky výpočtů (vypočtené úrovně hladin při uvažovaných průtocích (Q 5, Q 20, Q 100 ) byly vyhodnoceny v podobě psaného podélného profilu (příloha 2). Uváděná hladina představuje vypočtenou hladinu v ose koryta, v závislosti na lokálních podmínkách proudění se mohou hladiny v inundačním území případně lišit. Přehled mostních objektů ve vztahu k vypočteným výškám hladiny při průtocích Q 5, Q 20 a Q 100 je uveden v tabulkách 5.1 až 5.3. Pro konstrukci záplavových čar byl použit digitální model DMR5G, zákres byl proveden v souladu se zněním vyhlášky 236/2002 Sb. do základních map ČR map v měřítku 1 : (příloha 3). Při konstrukci záplavových čar byl rozsah záplavy určen sestrojením průsečnice simulované hladiny s digitálním modelem terénu. S ohledem na omezenou přesnost 10

13 Tok Označení dle TPE Bradava Staničení Dolní hrana mostovky Horní hrana mostovky Hladina Q5 Čelo v kontaktu s vodou Přelévaný most [ř. km] [m n. m.] [m n. m.] [m n. m.] [m] [m] most Nezvěstice 0, ,25 360,51 357,92 ne -0,33 ne -2,59 lávka Nezvěstice 0, ,90 358,24 358,29 ne 0,39 ne 0,05 lávka Žákava 0, ,94 363,14 362,11 ne -0,83 ne -1,03 lávka Žákava 1, ,93 365,13 364,86 ne -0,07 ne -0,27 silniční most Žákava 1, ,55 369,71 367,85 ne -0,70 ne -1,86 lávka Žákava 2, ,17 371,39 371,25 ano 0,08 ne -0,14 lávka Babiny 2, ,06 376,26 376,38 ano 0,32 ano 0,12 lávka Babiny 3, ,82 377,93 377,99 ano 0,17 ano 0,06 lávka Babiny 3, ,09 379,24 378,89 ne -0,20 ne -0,35 lávkavlkov 5, ,86 393,01 392,07 ne -0,79 ne -0,94 lávkavlkov 5, ,10 394,30 394,09 ne -0,01 ne -0,21 lávka Spálené Poříčí 7, ,80 407,09 406,98 ano 0,18 ne -0,11 most Spálené Poříčí 7, ,66 410,94 408,49 ne -1,17 ne -2,45 lávka Spálené Poříčí 8, ,35 410,60 409,56 ne -0,79 ne -1,04 lávka Spálené Poříčí 8, ,13 413,59 410,80 ne -1,33 ne -2,79 most Spálené Poříčí 8, ,72 416,18 413,58 ne -2,14 ne -2,60 lávka Hvížďalka 9, ,28 425,57 424,57 ne -0,71 ne -1,00 Tabulka 5.1: Vyhodnocení výšky hladiny ve vztahu k mostním konstrukcím (Q5)

14 Tok Označení dle TPE Bradava Staničení Dolní hrana mostovky Horní hrana mostovky Hladina Q20 Čelo v kontaktu s vodou Přelévaný most [ř. km] [m n. m.] [m n. m.] [m n. m.] [m] [m] most Nezvěstice 0, ,25 360,51 358,39 ano 0,14 ne -2,12 lávka Nezvěstice 0, ,90 358,24 358,75 ano 0,85 ano 0,51 lávka Žákava 0, ,94 363,14 362,47 ne -0,47 ne -0,67 lávka Žákava 1, ,93 365,13 365,25 ano 0,32 ano 0,12 silniční most Žákava 1, ,55 369,71 368,21 ne -0,34 ne -1,50 lávka Žákava 2, ,17 371,39 371,48 ano 0,31 ano 0,09 lávka Babiny 2, ,06 376,26 376,56 ano 0,50 ano 0,30 lávka Babiny 3, ,82 377,93 378,21 ano 0,39 ano 0,28 lávka Babiny 3, ,09 379,24 379,08 ne -0,01 ne -0,16 lávkavlkov 5, ,86 393,01 392,25 ne -0,61 ne -0,76 lávkavlkov 5, ,10 394,30 394,36 ano 0,26 ano 0,06 lávka Spálené Poříčí 7, ,80 407,09 407,30 ano 0,50 ano 0,21 most Spálené Poříčí 7, ,66 410,94 408,90 ne -0,76 ne -2,04 lávka Spálené Poříčí 8, ,35 410,60 410,16 ne -0,19 ne -0,44 lávka Spálené Poříčí 8, ,13 413,59 411,33 ne -0,80 ne -2,26 most Spálené Poříčí 8, ,72 416,18 414,07 ne -1,65 ne -2,11 lávka Hvížďalka 9, ,28 425,57 424,92 ne -0,36 ne -0,65 Tabulka 5.2: Vyhodnocení výšky hladiny ve vztahu k mostním konstrukcím (Q20)

15 Tok Označení dle TPE Bradava Staničení Dolní hrana mostovky Horní hrana mostovky Hladina Q100 Čelo v kontaktu s vodou Přelévaný most [ř. km] [m n. m.] [m n. m.] [m n. m.] [m] [m] most Nezvěstice 0, ,25 360,51 359,19 ano 0,94 ne -1,32 lávka Nezvěstice 0, ,90 358,24 359,47 ano 1,57 ano 1,23 lávka Žákava 0, ,94 363,14 362,65 ne -0,29 ne -0,49 lávka Žákava 1, ,93 365,13 365,40 ano 0,47 ano 0,27 silniční most Žákava 1, ,55 369,71 368,65 ano 0,10 ne -1,06 lávka Žákava 2, ,17 371,39 371,77 ano 0,60 ano 0,38 lávka Babiny 2, ,06 376,26 376,78 ano 0,72 ano 0,52 lávka Babiny 3, ,82 377,93 378,41 ano 0,59 ano 0,48 lávka Babiny 3, ,09 379,24 379,32 ano 0,23 ano 0,08 lávkavlkov 5, ,86 393,01 392,45 ne -0,41 ne -0,56 lávkavlkov 5, ,10 394,30 394,61 ano 0,51 ano 0,31 lávka Spálené Poříčí 7, ,80 407,09 407,63 ano 0,83 ano 0,54 most Spálené Poříčí 7, ,66 410,94 409,36 ne -0,30 ne -1,58 lávka Spálené Poříčí 8, ,35 410,60 410,65 ano 0,30 ano 0,05 lávka Spálené Poříčí 8, ,13 413,59 411,82 ne -0,31 ne -1,77 most Spálené Poříčí 8, ,72 416,18 414,64 ne -1,08 ne -1,54 lávka Hvížďalka 9, ,28 425,57 425,56 ano 0,28 ne -0,01 Tabulka 5.3: Vyhodnocení výšky hladiny ve vztahu k mostním konstrukcím (Q100)

16 základních map ve srovnání s digitálním modelem reliéfu DMR5G vykreslené záplavové čáry nutně nemusí přesně souhlasit s výškovým popisem vrstevnic použitého mapového díla. Výsledné zkonstruované záplavové čáry pro průtoky Q 5, Q 20, Q 100 jsou vykresleny do situací s podtiskem v podobě použitých mapových podkladů (příloha 3, listy A). Při vykreslení záplavových čar u mostních objektů je použito jednotné schéma, kdy záplavová čára prochází v místě mostní konstrukce přes komunikaci bez přerušení bez ohledu na skutečnost, zda se hladina dostává do kontaktu s mostní konstrukcí či nikoli (zobrazení za předpokladu průhlednosti mostní konstrukce). Řešení záplavové čáry v oblasti nájezdů na mosty (násypů) odpovídá běžnému způsobu vyhodnocení jako u ostatních terénních tvarů v inundačním území. Vyhodnocené úrovně hladiny a záplavové čáry se týkají přímé záplavy od toku Bradavy, další rozlivy vznikající v zájmové oblasti na ostatních přirozených tocích (přítoky) a umělých vodotečích (náhony) či nádržích (rybníky) nejsou předmětem detailního řešení, neboť u nich nejsou k dispozici podrobné informace o geometrii a proudění v nich závisí mimo jiné na neurčitých podmínkách manipulací na jejich objektech. U přítoků byl graficky vyhodnocen pouze dosah zpětného vzdutí hladiny v Bradavě do oblasti přítoku, případně byly vyhodnocené záplavové čáry oříznuty a uzavřeny na linii zvoleného objektu na přítoku. Skutečná hladina v oblasti přítoků bude ve skutečnosti vyšší a závislá na velikosti průtoku a kapacitě přítokového koryta pro každý konkrétní přítok. 8. VYHODNOCENÍ AKTIVNÍ ZÓNY ZÁPLAVOVÉHO ÚZEMÍ Součástí vyhodnocení hydrotechnických výpočtů bylo stanovení aktivní zóny záplavového území pro průtok Q 100. Při zpracování bylo přihlédnuto k zásadám Metodiky stanovení aktivní zóny záplavového území (zpracovatel DHI Hydroinform) v aktuální verzi duben 2005 a v podrobnostech byly respektovány požadavky objednatele na způsob zpracování. Použitá verze metodiky rozlišuje v závislosti na charakteru vodního toku čtyři možné přístupy ke stanovení rozšířené aktivní zóny záplavových území: 1. podle záplavových území 2. podle parametrů proudění 3. podle rozdělení měrných průtoků 4. podle detailních 2D studií. Tok Bradavy lze klasifikovat v souladu s použitou metodikou jako tok s jednoduchým nebo mírně komplikovaným prouděním v inundačním území s jednoduchým i členitým tvarem 11

17 údolních profilů. Použitá metodika se v souladu s požadavky objednatele opírá o postupy uvedené pod body 1. a 2, v zastavěném území též 3. Hlavní zásady použitého postupu lze stručně formulovat následujícím výčtem: 1. Aktivní zóna při Q 100 se v nezastavěném území primárně odvíjí od rozsahu záplavy při průtoku Q Primární rozsah aktivní zóny se dále rozšiřuje o oblasti s vysokými hodnotami hloubek nebo rychlostí (tzv. nebezpečné zóny ). 3. V zastavěných oblastech se rozsah dle možností redukuje podle rozdělení měrných průtoků, s přihlédnutím k existující zástavbě a oblastem s malým podílem převáděného průtoku. V urbanizovaném území byl zvolen selektivní přístup přihlížející k průtočnosti ovlivněné stávající zástavbou s cílem eliminovat případy, kdy aplikace rozsahu záplavového území Q 20 pro vymezení aktivní zóny by postihla dnes již neprůtočné zastavěné oblasti, resp. oblasti, převádějící nepodstatný podíl průtoku. Tyto oblasti tedy byly jako průtokově neaktivní z rozsahu aktivní zóny vyňaty, pokud ovšem nedošlo k naplnění dalších rozhodujících podmínek (vysoké hloubky či rychlosti). Výsledná aktivní zóna záplavového území je vykreslena hraničními křivkami do situací (listy B přílohy 3) a pro odlišení od záplavových čar je navíc vyznačena průhlednou výplní. Součástí aktivní zóny se v souladu s použitou metodikou automaticky stávají všechny permanentní vodoteče v rozsahu záplavového území Q 100. Tato skutečnost, stejně jako použitou metodikou umožněné vynětí stávající zástavby z aktivní zóny 1 (z důvodu umožnění rekonstrukcí stávajících staveb) není v grafickém zpracování explicitně vyznačena, technická zpráva však na ni tímto upozorňuje. 1 Ve vztahu k existujícím objektům nacházejícím se uvnitř vyhodnocené aktivní zóny dle metodiky Mze platí, že z AZZU jsou vyjmuty všechny stávající objekty v jejich současných hranicích (bez možnosti přístavby mimo tyto hranice), tak aby bylo možno na nich provádět běžné rekonstrukce 12

18 9. ZHODNOCENÍ NEJISTOT Teoretické výstupy získané pomocí numerického modelu jsou obecně zatíženy nejistotami, které souvisejí s přijatými předpoklady a zjednodušeními, s metodou řešení a zejména s přesností vstupních dat. Při interpretaci výsledků je tedy třeba brát tyto nejistoty v úvahu, zejména tehdy, kdy neexistují dostatečné kalibrační podklady a model není možné spolehlivě kalibrovat. Řešení ovlivňuje například již přesnost digitálního modelu reliéfu (zhotovitel DMR 5G uvádí úplnou střední chybu výšky 0,18 m v odkrytém terénu a 0,3 m v zalesněném terénu), a dále přijatá modelová aproximace, přesnost hydrologických dat, nejistoty v určení povodňových značek, kulminačních průtoků historických povodní a dalších vstupních dat. Další nejistoty ve stanovení polohy hladiny vyplývají z nahodilosti jevů, které při průchodu povodně nastávají. Předmětem řešení není posouzení bezpečnosti existujících vodních děl a modelování průtokových stavů souvisejících s jejich poruchami. Numerické řešení neuvažuje dynamické vlivy proudění, předpokládá se volný průtok mostními objekty, které mohou být při povodni zaneseny plávím apod. Zejména v souvislosti s případným omezením průtočnosti objektů na toku částečným či úplným ucpáním, resp. v souvislosti s porušením hrází a jiných objektů, mohou hladiny dosáhnout vyšších úrovní, než ukazují výsledky teoretických výpočtů. Vyhodnocené úrovně hladiny a záplavové čáry se týkají přímé záplavy od toku Bradavy, další rozlivy vznikající v zájmové oblasti na ostatních přirozených tocích (přítoky) a umělých vodotečích (náhonech a rybnících) nejsou předmětem detailního řešení. U náhonů s možností nátoku vody je třeba počítat s tím, že při povodňových situacích může po vyčerpání jejich kapacity docházet k vybřežení vody a k zaplavení terénu bez přímé souvislosti se zde vyhodnocenými hladinami v korytě a inundačním území Bradavy. Skutečný rozsah záplavy zde bude záviset na konkrétních průtokových a kapacitních podmínkách dané vodoteče. Stejné nejistoty a závěry platí i pro teoreticky možné přelití hrází některých rybníků, které se při vysokých povodňových stavech stávají součástí záplavy. Výsledky výpočtů jsou využitelné především pro primární účel studie vymezení záplavového území. Použití výsledků pro jiné účely (zejména návrhy protipovodňových opatření a další činnosti opírající se o konkrétní úrovně hladin) není vhodné bez dalšího doplnění a upřesnění vstupních podkladů a samotného výpočetního modelu v rozsahu zájmových lokalit. 13

19 LITERATURA [1] DHI Hydroinform a.s. (2005): Metodika stanovení aktivní zóny záplavového území [2] MŽP ČR (2004): Výsledná zpráva o projektu Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úpravy systému prevence před povodněmi [3] Povodí Vltavy s.p. (2003): Souhrnná zpráva o povodni v srpnu 2002 [4] VÚV TGM, ČHMÚ (2003): Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 [5] ČHMÚ ( 2013): Vyhodnocení povodní v červnu hydrologický průběh povodní [6] FSv ČVUT (2016): Návrh na stanovení záplavového území řeky Úslavy, úsek Šťáhlavy - Žinkovy [7] Šindlar s.r.o. (2007): Zpracování návrhu na stanovení záplavového území Bradavy v ř. km 0,000 20,655 [8] Valenta P. (2004): Dvourozměrné numerické modelování proudění vody v otevřených korytech a inundačních územích. Habilitační práce. ČVUT, Fakulta stavební, Praha. [9] Valenta, P a kol. (2000): Klasifikace inundačních území a předpovídání povodňových škod na bázi dvourozměrného matematického modelování povodňových situací. In: Workshop Extrémní hydrologické jevy v povodích, ČVUT Praha [10] Valenta, P., Valentová, J. (2001): Dvourozměrné matematické modelování proudění vody v inundačních územích jako podklad pro územní plánování. In: Konference Orlice 2001, Jablonné nad Orlicí, Orlická hydrogeologická společnost [11] Valenta P., Valentová J. (2003): Detailed Numerical Modeling of Flood Flow in Floodplains with Complex Geometry. Acta Polytechnica 3/2003, 43, [12] FSv ČVUT (2011): Aktualizace záplavového území Berounky [13] Wenka, T.- Valenta, P.- Rodi, W. (1991): Depth - Average Calculation of Flood Flows in a River with Irregular Geometry. Proc. XXIV IAHR Congress, Madrid. [14] Wenka, T.- Valenta, P. (1991): Entwicklung und Austesten einer tiefengemittelten Version des FAST 2D Computer Programms. Universität Karlsruhe. SEZNAM PŘÍLOH 1 Technická zpráva 2 Psaný podélný profil 3 Mapové výstupy Listy A - Záplavové čáry pro Q 5, Q 20 a Q 100 Listy B - Záplavová čára Q 100 a aktivní zóny záplavového území 14