mlýn Maděra Lužnice Obr. 1 Podmínky situačního řešení mlýnského náhonu

Transkript

1 CVIČENÍ 8: NÁVRH OBJEKTŮ Na toků budou technicky řešeny tyto objekty: - Vzdouvací objekt (jez) včetně propusti a rybího přechodu technické řešení a hydrotechnický výpočet - Náhon na elektrárnu a odpadní kanál (situační řešení, technické řešení odběrný objekt + zaústění odpadu do toku, hydraulický výpočet, příčný profil) - Brod (hospodářský přejezd přes tok) pouze technické řešení Výchozí podklady pro řešení spádového objektu Hlavním spádovým objektem v řešeném úseku toku je vzdouvací pevný jez. Kromě překonání výškového rozdílu niveletě bude využit i pro zajištění podmínek pro odběr vody na mlýn Maděra, kde bude energeticky využit vzniklý spád. Odebraný průtok je přiveden mlýnským náhonem o objektu bývalého mlýna, kde je umístěna dvojice turbín o dané maximální hltnosti viz obr. 1. Rozborem údajů o průtočných poměrech na toku Lužnice byla stanovena jako optimální maximální hodnota průtoku pro elektrárenské využití ¼ Q 1 Lužnice. Požadavkem je, aby tato hodnota odpovídala maximálnímu průtoku zaručenému alespoň po stanovený počet dní v roce, který je z ekonomického hlediska provozu elektrárny ještě přijatelný. Přitom musí být zaručen minimální průtok korytem Lužnice pod jezem hodnotou alespoň Q 330d (= 0,5 Q 210d ), musí však být splněn zároveň požadavek minimální hloubky v korytě pod jezem (0,2 m). pevný jez + rybí přechod+ štěrková propust manipulace mlýnský náhon mlýn Maděra mlýnský odpad elektrárna s max. hltností turbín ¼ Q1 Luž. zaústění Lužnice Obr. 1 Podmínky situačního řešení mlýnského náhonu Výšku koruny pevného jezu (v příčném profilu lichoběžníkového tvaru) stanovte tak, aby při zvolené šířce jezu vycházela hodnota hladiny v náhoně před vtokem do elektrárny při maximálním využitelném přítoku na elektrárně co nejvýše (rezerva od nejnižší úrovně břehové hrany v náhoně před elektrárnou cca 0,2 m). Nesmí však dojít zároveň k snížení kapacity úpravy pod hodnotu návrhového průtoku. Výška pevného dna před jezem je cca

2 414,50 m n.m., pod jezem cca 413,50 m n.m. (případně tyto hodnoty upravte dle zvolených dispozic v návrhu nivelety úpravy. Parametry náhonu a tvar v místě odběru vody (hloubka, šířka, sklon dna, výška napojení dna, úhel nátoku do náhonu, n=0,024) je třeba uvažovat tak, aby již při nejmenší přepadové výšce na jezu (pro Q 330d ) byl odpovídající vtok do náhonu ¼ Q 1 Lužnice. Pro vyšší přítoky bude vtok do náhonu regulován stavidlovou manipulací. V rámci objektu jezu a odběru do náhonu řešte: 1) Výšku koruny jezu, vývařiště v podjezí 2) Úprava vtoku do náhonu (zamezení vtoku splavenin viz. obr. 3) včetně příčného profilu náhonu 3) Propust ( proplachovací ) umožňující jednorázové převedení nánosů před jezem 4) Rybí přechod (varianta balvanitý rybí přechod) V rámci výkresové dokumentace zpracujte výkres jezu (příčný řez a podélný řez v koruně jezu a příčný a podélný řez v propusti, situace jezu). Zásady návrhu a hydraulický výpočet rybích přechodů viz. dokument [1] Dispoziční řešení jezu s odběrem ve vzduté vodě Odběr vody z jezové zdrže do náhonu pro energetické využití musí respektovat některé zásady. Obr.2 Směrové řešení odběru vody náhonem ze vzduté vody - v oblouku, b) v přímé, c) uspořádání na vtoku

3 Optimální je umísťovat odběrný objekt do konkávního břehu. Náhon odvádí vodu ve směru tangenciálním v místě odběru nebo v přímé trati pod ostrým úhlem (30-60 ) obr. 2. Ve dně před odběrným objektem by měl být umístěn dnový práh, který zabrání vstupu dnových splavenin do náhonu. Jeho umístění by mělo umožnit odtok splavenin směrem k proplachovací propusti viz. obr. 3. Vtok má zvýšený práh min. 60 cm nade dnem toku, hrubé česle (výpočet viz. nornou stěnu, která sahá do nezámrzné hloubky, provizorní hrazení Práh před vtokem by měl být min. výšky 60 cm. Obr. 3 Opatření v odběrném objektu k zabránění vnosu splavenin do náhonu Návrh jezu Příčný profil pevného jezu bude navržen jako lichoběžníkový (popř. trojúhelníkový). Při návrhu jezu je třeba provést statické posouzení jezového tělesa, které zahrnuje 1) posouzení proti nadzvednutí 2) posouzení tělesa proti překlopení okolo jeho vzdušné paty 3) posunutí po základové spáře na neskalnaté zemině 4) usmyknutí po smykové ploše procházející neskalnatou zeminou (většinou válcová smyková plocha nebo nejméně únosná plocha). Statický výpočet vychází ze znalostí získaných v předmětu PJV2 (Jezy) a vzhledem k malému výškovému rozdílu hladin na objektu zde nebude v rámci předmětu PJV1 povinně vyžadován. Je třeba ale respektovat některé konstrukční zásady, které zabrání poruše jezového tělesa (např. dostatečné prodloužení průsakových drah v podloží jezu a zabránění sufozi. Hydraulický výpočet kapacity jezu, propusti a podjezí s vývařištěm proveďte dle postupů z předmětů Hydraulika (HYA, HY2) a budou součástí hydrotechnických výpočtů. U rybího přechodu lze při hydraulickém výpočtu postupovat rovněž dle dokumentu [1] str Souhrn hydraulických postupů je uveden v části Výpočet objektu. Při konstrukčním řešení objektu lze vycházet i z ukázek výkresů.

4 Obr. 4 Ukázka lichoběžníkového jezového tělesa s opatřeními pro realizaci výstavby a zároveň i omezení vztlaku na jezové těleso viz. štětovnicové stěny Konstrukční zásady Zásady řešení stupňů a jezů je vhodné volit v souladu s články oborové normy TNV Jezy a stupně, zejména je nutno zvážit vodohospodářskou koncepci provozu a umístění objektu (obr. 1). Z konstrukčního hlediska by měly být přihlédnuto zejména k těmto zásadám. Pokud se hydraulickým výpočtem prokáže, že není nutný vývar, volí se vývar konstrukční hloubky 0,3 m a délky rovnající se šířce vývaru ve dně zvětšené o doskok paprsku nebo se jiným odpovídajícím způsobem zajistí stabilita dna pod objektem. 1. Konstrukční zásady pro uspořádání filtrů pod jezovým tělesem nebo pod betonovou deskou podjezí Pod těleso stupně i za ně se kladou zrnité filtry, které mají při průtoku podzemní vody zabránit vyplavování jemných částic z podloží a narušení celkové stability objektu jeho sedáním. Rozměry zrn ve filtru musí být v určité vazbě na zrnitost materiálu podloží. Kritéria jsou např. dle Terzaghiho D 15 (filtru) / D 85 (podloží) < 5 5 < D 15 (filtru) / D 15 (podloží) < 40 D 50 (filtru) / D 50 (podloží) < 40 Filtr tvoří jedna nebo několik vrstev. Materiál první vrstvy musí být propustnější než vlastní zemina, nesmí však mít tak velké mezery, aby jimi mohla procházet zrna zeminy. Tloušťka jednotlivých vrstev filtru nemá být menší než osminásobek průměru středních zrn příslušné vrstvy (8 D 50 ), nejméně však 20 cm z důvodu řádného uložení při provádění stavby. U vícevrstvého filtru tak vychází celková tloušťka filtru kolem cm. Zrnění filtru se zvětšuje od podloží směrem k základové spáře, kde odvod vody může být zajištěn drény.

5 2. Konstrukční úprava v ukončení vývaru Konstrukční úprava prahu v ukončení vývaru je nejlepší šikmou plochou o sklonu 1:3 (ale závisí i na hloubce dolní vody t) nebo stupňovitým prahem viz obr. 5. Úlohou vývaru není zabránit výmolům, ale oddálit je od tělesa jezu a jejich polohu stabilizovat (do místa za ukončujícím prahem vývaru). Za prahem obvykle následuje krátké opevnění, např. záhozem, pod kterým musí být filtr pro zabránění sufozi. Opevnění plní dvě funkce 1) zatěžuje povrch zeminy za prahem proti vyplavení průsakem vody pod tělesem stupně. 2) přechod mezi pevnou konstrukcí vývaru a přetvárným dnem omezení výmolu (totéž platí i pro dno před stupněm) Délkový rozsah opevnění záhozem za vývarem odpovídá cca rozsahu zpětného zásypu výkopu provedeného při stavbě jezu a povrch záhozu je urovnán ve sklonu 1:4-1:6 směrem pode dno dolní zdrže (v souladu s předpokládanou tvorbou výmolu). Obr. 5 - Ukončení vývaru prahem různého tvaru

6 Obr. 6 - Ukázka nízkého betonového jezu proudnicového tvaru (např. Jamborův práh) Obr. 7a Stupeň v korytě s kynetou Obr. 7b Stupeň na malém přítoku před vyústěním Některá řešení stupňů a nízkých jezových těles jsou zřejmá z obr. 4, 6, 7a, 7b, 12, 13. Další ukázky technického řešení stupňů a jezů je možno najít v učebnici Úpravy tokov (1987) Raplík, Výbora, Mareš, str Při konstrukčním řešení jezu, kde se předpokládá přístup k hladině ze břehu, např. u vodácky využívaných vodních toků, je vhodné zřídit schodiště na svahu a nebo v nábřežní zdi!! Konstrukční zásady návrhu rybích přechodů Zásady konstrukčního řešení rybích přechodů viz. dokument [1].

7 Brod (hospodářský přejezd) Tato konstrukce se navrhuje za účelem zpřístupnění obou břehů koryta (v úseku mezi jezem a zaústěním mlýnského náhonu do Lužnice) pro těžkou stavební techniku (po dobu výstavby) a pro zemědělskou a jinou techniku (pravidelné kosení luk a údržba vegetace podél úpravy). Objekt je třeba umístit nejlépe do místa přirozené tvorby brodu (inflexa nebo mezipřímá). Příjezd mobilní techniky uvažujte od hráze rybníku Naděje rampovým sjezdem na úroveň údolní nivy Lužnice (v místě nejmírnějšího sklonu vzdušného líce hráze). Obr. 8 Brod (hospodářský přejezd) Zásady pro konstrukční řešení: sjezdové rampy ve sklonu max. 1:10 1:12 a šířce min. 3,5 m, vozovka brodu ve dně rozšířena cca o 1 m (z důvodu nebezpečí sjetí při brodění), povrch vozovky ve dně toku a sjezdových ramp zpevněny např. válcovaný makadam, panelové desky, děrované betonové tvárnice, apod. Pokud použity panel. desky je nutné zajistit dno toku u obou krajnic vozovky krátkými záhozy a pod panely ve dně vložit alespoň 2-vrstvý zrnitý filtr (tl. cca 40 cm) fungující i jako podsyp. Boční svahy sjezdových ramp dle způsobu zajištění ve sklonu max. 1:2). Ostrohy (místa křížení svahů rampy a svahů koryta) zajistit proti hydraulickému účinku pohoz nebo dlažba. Při přechodu dlažby na vegetační typ opevnění ve svahu zajistit její zakončení např. drnováním, osetím chráněným sítí, vrbovým plůtkem atd. U brodu nevysazujeme stromovou vegetaci

8 Zaústění přítoku (mlýnský odpad) Obr. 9a Stanovení teoreticky správného Obr.9b Stanovení teoreticky správného zaústění Osu přítoku je vhodné vést pod úhlem k ose hlavního toku zásadně do konkávního břehu za místem největšího zakřivení (obr. 9a). Je nutno posoudit možnost namáhání břehu protilehlého k místu zaústění, zejména s uvážením současného výskytu průtoků a rychlostí, jak v korytě hlavního toku, tak přítoku. V místě zaústění nemá dojít k přílišnému rozšíření toku, neboť následkem tohoto se zmenší rychlost vody a ukládají se splaveniny. Je výhodné, protíná-li konkávní břeh přítoku konkávní břeh hlavního toku. Zaústění se konstruuje ve shodě s obr. 9b. Břehy obou toků při zaústění přítoku se důkladně opevňují dlažbou na cementovou maltu. Na soutoku dvou toků vzniká ostroh, který má protáhlý tvar a který vyžaduje rovněž důkladné opevnění (dlažba, pohoz apod. viz obr. 10). Příčný profil mlýnského odpadu uvažujte jako lichoběžníkový. Obr Soutok dvou toků přibližně stejně velikých toků zajištění styčných břehů

9 Obr. 11 Zaústění přítoku skluzem malý přítok Při zaústění malého toku s podstatně menšími průtoky a s větším sklonem dna se doporučuje zřídit na přítoku před zaústěním stupeň nebo skluz (obr. 7b). Důvodem je, aby při velkých průtocích v přítoku při normálním stavu v hlavním toku nedocházelo k velkému snížení hladiny ve výústní trati, a také naopak, aby se nevzdouvala voda za větších průtoků z hlavního toku příliš daleko do koryta přítoku (obr. 11). Zvýšená rychlost vody na skluzu se obvykle snižuje vyčnívajícími kameny dlažby. Průběh hladiny v upravovaném úseku pro návrhové hodnoty průtoku: Výpočet průběhu hladiny v úseku koryta Lužnice od zaústění odpadního kanálu (mlýnský odpad) až k jezu a v jezové zdrži nad jezem až do konce úpravy viz. obr.1 proveďte pro podmínky nerovnoměrného proudění.

10 Propust (proplachovací) Obr. 12 Ukázka propusti na jezu na Berounce (Dobřichovice)

11 Obr. 13 Celkové dispoziční uspořádání jezu na Berounce (Dobřichovice) pravý břeh propust, levý břeh odběr do náhonu a jeho vyústění (jen částečně viditelné). [1] Ondřej Slavík, Zdeněk Vančura a kol. (2012) Migrace ryb, rybí přechody a způsob jejich testování: Metodický postup pro návrh, realizaci a možnosti testování funkce rybích přechodů pro žadatele OPŽP, MŽP ČR. MIGRACE RYB, RYBÍ PŘE