VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Transkript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV VODNÍCH STAVEB FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF WATER STRUCTURES NÁVRH STABILIZACE BŘEHŮ NÁDRŽE USE OF BANK STABILIZATION BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR PETR NEUVIRT prof. Dr. Ing. MILOSLAV ŠLEZINGR BRNO 2015

2 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracoviště B3607 Stavební inženýrství Bakalářský studijní program s prezenční formou studia 3647R015 Vodní hospodářství a vodní stavby Ústav vodních staveb ZADÁNÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE Student Název Vedoucí bakalářské práce Návrh stabilizace břehů nádrže prof. Dr. Ing. Miloslav Šlezingr Datum zadání bakalářské práce Datum odevzdání bakalářské práce V Brně dne prof. Ing. Jan Šulc, CSc. Vedoucí ústavu prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., MBA Děkan Fakulty stavební VUT

3 Podklady a literatura Lukáč, M. a kol. Účinky vetrových vln na konstrukciu priehrady, svahy nádrže a protiabrázne opatrenia, STU Bratislava 1977 Spanilá, T. Problematika přetváření břehů na vodních nádržích, In. Přehradní dny 1992 Šlezingr, M. Břehová abraze, CERM Brno 2004 Šlezingr, M. Vegetačni doprovod vodních toků a nádrží, CERM Brno 1996 Úradníček, L., Šlezingr, M. Stabilizace břehů, VUT Brno 2007 Zásady pro vypracování - Posouzení stávajícího stavu upravované vodoteče - Posouzení stavu vegetačního doprovodu toku - Podrobné zaměření lokality - Výpočet kapacity koryta - Návrh úprav příčného profilu, zvýšení kapacity - Výkresová dokumentace Struktura bakalářské/diplomové práce VŠKP vypracujte a rozčleňte podle dále uvedené struktury: 1. Textová část VŠKP zpracovaná podle Směrnice rektora "Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací" a Směrnice děkana "Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací na FAST VUT" (povinná součást VŠKP). 2. Přílohy textové části VŠKP zpracované podle Směrnice rektora "Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací" a Směrnice děkana "Úprava, odevzdávání, zveřejňování a uchovávání vysokoškolských kvalifikačních prací na FAST VUT" (nepovinná součást VŠKP v případě, že přílohy nejsou součástí textové části VŠKP, ale textovou část doplňují).... prof. Dr. Ing. Miloslav Šlezingr Vedoucí bakalářské práce

4 Abstrakt Tématem této bakalářské práce bylo na zvolené lokalitě nádrže Seč ohrožené a poškozené břehovou abrazí navrhnout biotechnická stabilizační opatření. Nádrž Seč se nachází v Pardubickém kraji, okres Chrudim. Součástí práce bylo zaměření lokality, vypracování hydrotechnických výpočtů a v závěru práce několik návrhů možné stabilizace zájmové lokality. Klíčová slova nádrž, abraze, stabilizace, nejčetnější hladina, břeh Abstract The main topic of this bachelor thesis was to suggest biotechnical stabilization on choosen locality of water reservoir Seč. This locality was endangered and damaged by abrasion. The water reservoir is situated in Pardubický region, district Chrudim. This thesis included geodetic measurement, hydrotechnic calculation and in the end of the thesis several suggestions of possible biotechnical stabilization on choosen locality. Keywords water reservoir, abrasion, stabilization, most frequently level, bank

5 Bibliografická citace VŠKP Návrh stabilizace břehů nádrže. Brno, s., 24 s. příl. Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav vodních staveb. Vedoucí práce prof. Dr. Ing. Miloslav Šlezingr.

6 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval(a) samostatně a že jsem uvedl(a) všechny použité informační zdroje. V Brně dne podpis autora

7 Poděkování Chtěl bych poděkovat panu prof. Dr. Ing. Miloslavu Šlezingrovi za jeho odborné vedení, vstřícnost a ochotu během zpracovávání této bakalářské práce. Dále potom Povodí Labe s. p., které mi poskytlo mapové a datové podklady pro tvorbu práce.

8 OBSAH 1 PRŮVODNÍ ZPRÁVA Úvod Správní orientace Základní parametry vodního díla Seč [6] Kategorie vodního díla Technické parametry vodního díla [6] Hydrologické údaje vodního díla [6], [38] Charakteristika nádrže [6] Geodetické podklady Výškopis a polohopis VD Seč Základní vodohospodářská mapa Vlastní zaměření Základní mapa ČR [11] Hydrologické podklady Odtokové poměry na toku Klimatické údaje Větrné poměry Geologické údaje Pedologické údaje Požadavky na odběry Čistota vod Profil měření jakosti na toku [20] Bodové zdroje znečištění [21] Difuzní zdroje znečištění [21] Průmysl Zemědělství Lesnictví Rekreační využití VN Seč, Pod Semtínem VN Seč, Hoješín VN Seč, Ústupky Splavnost toku Životní prostředí současný stav TECHNICKÁ ZPRÁVA Současný stav...34

9 2.2 Vznik abraze [1] Faktory ovlivňující vznik abraze Činitelé podmiňující vznik abraze Protiabrazní opatření [1] Metody stabilizace břehů Aktivní protiabrazní konstrukce Pasivní protiabrazní konstrukce Vlastní řešení zájmové lokality HYDROTECHNICKÉ VÝPOČTY Modifikovaná metoda stanovení abrazní terminanty, prognóza ústupu břehové čáry [1] Stanovení výškové úrovně paty nejvýše položeného abrazního srubu Návrh stabilizace břehů nádrže seč [1] PF A 1 A 7, Kamenný stabilizační pohoz PF B 1 B 7, Kamenný stabilizační pohoz s kokosovou rohoží PF C 1 C 7, Stabilizace pomocí zápletového plůtku PF D 1 D 8, Opevnění z kulatiny v kombinaci s kamenným pohozem PF E 1 E 8, Opevnění pomocí vegetačních tvárnic PF F 1 F 8, Stabilizace pomocí drátokamenných gabionových košů PF G 1 G 8, Stabilizace pomocí betonové opěrné zdi PF H 1 H 8, Stabilizace pomocí drátokamenné opěrné matrace PF I 1 I 9, Stabilizace pomocí kamenného záhozu v kombinaci s dřevěnými pražci ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ Literatura Internetové zdroje Ostatní zdroje...63 SEZNAM TABULEK SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ SEZNAM PŘÍLOH... 69

10 1 PRŮVODNÍ ZPRÁVA 1.1 ÚVOD V rámci této bakalářské práce, jejíž téma je Návrh stabilizace břehů nádrže byl posouzen současný stav a možnost stavebních (technických, biotechnických, biologických) úprav na břehu vodního díla Seč v blízkosti vesnice Hoješín, který je ohrožen břehovou abrazí. Vodní dílo Seč bylo zvoleno na základě konzultace s vedoucím práce z důvodu dobré dostupnosti lokality od zpracovatele této bakalářské práce. Nejdříve bylo nutné vytipovat a nalézt vhodnou lokalitu břehu, kde bude možné zaměřit a zdokumentovat problémy břehové abraze. Poté se přešlo k vlastní práci na návrhu stabilizace břehu v dané lokalitě. Termínem břehová abraze rozumíme děj, jehož podstatou je plošné obrušování dna a břehů pohybem vody. Jedná se o problém postihující mnoho přehrad v ČR i ve světě. Břehová abraze způsobuje poškození břehů, vznik abrazních srubů a odplavení velkého množství zeminy. Během projektové přípravy vodního díla je návrh stabilizace budoucích břehů nádrže stále opomíjený a podceňovaný problém. Na proces abraze má vliv kolísání úrovně vody v nádrži, vznik vln působením větru, lodní doprava, geologické a pedologické poměry. Dále pak fyzikálně-mechanické vlastnosti zeminy, účinky mrazu, účinky tání, vznik ledových ker, pohyb ledových ker a sklony svahů břehů nádrže. V závěru práce bylo navrženo několik druhů protiabrazních opatření na dané lokalitě nádrže Seč pomocí programu AutoCAD. [1] 1

11 4 ZÁVĚR Hlavním cílem této bakalářské práce s tématem Návrh stabilizace břehů nádrže, bylo na zvoleném vodním díle Seč najít vhodnou lokalitu s problémem břehové abraze. Zájmová lokalita byla rozdělena na příčné řezy, zaměřena pomocí nivelačního přístroje a tyto řezy vykresleny do elektronické podoby pomocí programu Autocad. Pomocí denních stavů hladin z let byla určena nejčetnější hladina Mn max = 468,28 m n. m. Poté pomocí návrhové vlny h n, hodnoty nahnání hladiny větrem H a střednice vlny h 0 byla určena výška paty nejvýše položeného abrazního srubu V a = 486,46 m n. m. a určena prognóza ústupu břehové čáry B T v daném místě. Hlavním úkolem bylo navržení a aplikování biotechnických způsobů stabilizace a ochrany pobřeží. Jednalo se o vykreslení vzorových příčných řezů s lehkými a těžkými typy stabilizace břehu. Tato práce může být použita jako podklad pro návrh skutečných protiabrazních opatření v dané lokalitě vodní nádrže Seč. Samozřejmě může tato práce sloužit jako studijní pomůcka pro další studenty, zabývající se danou problematikou a také jako vzorový materiál dílčích typů stabilizačních opatření v rámci problematiky abraze na březích vodních nádrží. Dále se jedná o aplikaci stabilizačních opatření na další ohrožené lokalitě v rámci České republiky. 59

12 5 SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ 5.1 LITERATURA [1] ŠLEZINGR, Miloslav. Břehová abraze: Možnosti stabilizace břehů. Brno: Mendelova univerzita v Brně, ISBN [2] EICHLER, Jaroslav. Mechanika zemin. Praha: SNTL, 1978 [3] ŠLEZINGR, Miloslav. Základy projektové činnosti - obrazový přehled návrhů stabilizace břehů pomocí břehové armatury. Brno: Mendelova univerzita v Brně, ISBN INTERNETOVÉ ZDROJE [4] Charakteristiky toků ČR: Chrudimka. In: Oddělení geografických informačních systémů a kartografie VÚV TGM [online] [cit ]. Dostupné z: [5] Aplikace GISyPoNET. POVODÍ LAPE S. P. [online] [cit ]. Dostupné z: [6] Přehrada Seč na Chrudimce v ř.km 50,722. In: Vodní díla [online] [cit ]. Dostupné z: [7] Kontakty. POVODÍ LABE S. P. [online] [cit ]. Dostupné z: [8] Základní vodohospodářská mapa ČR 1:50 000: mapové listy (archiv, ): Listy Základní vodohospodářské mapy 1: In: [online] [cit ]. Dostupné z: azeni&pgload=1&ico=icoopenid1.png&nadpis1=základní%20vodohospodářsk á%20mapa%20čr%201:50%20000:%20mapové%20listy%20(archiv,% %20- %201999)&nadpis2=Informační%20stránky%20a%20data%20ke%20stažení& pagenavig=úvodní%20stránka%20%20%3e%20%20databáze%20%20%3e% 20%20Mapy%20a%20data%20%20%3e%20%20Stažení%20dat%20%20%3e Základní%20vodohospodářská%20mapa%20ČR%201:50%20000:%20mapové %20listy%20(archiv,%201986%20-%201999)%20%3E%20Informační% 60

13 [9] Kompletní sbírka pohlednic Seče zapůjčená panem Keplem. In: Fotogalerie města [online] [cit ]. Dostupné z: [10] Historie - výstavba přehrady II. In: [online] [cit ]. Dostupné z: [11] Základní mapa 1 : In: [online] [cit ]. Dostupné z: [12] Evidenční list hlásného profilu č.36. In: 1_0_Home: Hlásná a předpovědní povodňová služba [online] [cit ]. Dostupné z: [13] Evidenční list hlásného profilu č.35a. In: 1_0_Home: Hlásná a předpovědní povodňová služba [online] [cit ]. Dostupné z: [14] PIVEC, Jan. Porovnání klimatické regionalizace ČR podle Moravce Votýpky (1998) a Quitta (1971) [online] [cit ]. Dostupné z: [15] PIVEC, Jan. Mapa klimatické oblasti Československa Quitt. In: [online] [cit ]. Dostupné z: [16] PIVEC, Jan. Charakteristiky klimatických oblastí ČR dle Quitta (Quitt, 1971). In: [online] [cit ]. Dostupné z: [17] Geologická mapa 1 : : Česká geologická služba. In: [online] [cit ]. Dostupné z: [18] Odběry a vypouštění: povodí Labe: Závod Pardubice. [online] [cit ]. Dostupné z: 61

14 [19] Jakost vody v nádržích: Seč I. In: [online] [cit ]. Dostupné z: [20] Jakost povrchových vod: Jakost vody v profilu: Klokočov. In: [online] [cit ]. Dostupné z: [21] Profil vod ke koupání - VN Seč: Souhrn informací o vodách ke koupání a hlavních příčinách znečištění. In: [online] [cit ]. Dostupné z: [22] Veřejný registr půdy - LPIS. In: [online] [cit ]. Dostupné z: [23] Informace o lesním hospodářství v ČR: Ústav pro hospodářskou úpravu lesů Brandýs nad Labem. In: [online] [cit ]. Dostupné z: [24] HODIC, Jiří. Chrudimka. [online] [cit ]. Dostupné z: [25] Mulčovací rohože kombinované: Geomat K-PT 30x1,2 m. [online] [cit ]. Dostupné z: [26] Fixační kolíky pro textilie a rohože: Dřevěný upevňovací kolík - Geopin Wood. [online] [cit ]. Dostupné z: pro-textilie-a-rohoze/dreveny-upevnovacikolik-geopin-wood.html [27] CSB - VEGETAČNÍ TVÁRNICE 20. In: [online] [cit ]. Dostupné z: [28] Gabionové koše. [online] [cit ]. Dostupné z: 62

15 [29] Gabionové sítě. [online] [cit ]. Dostupné z: [30] Příslušenství ke gabionům. [online] [cit ]. Dostupné z: [31] Drát Bezinal 2000: Technické parametry. [online] [cit ]. Dostupné z: [32] Půdní mapa 1:50 000: Česká geologická služba. In: [online] [cit ]. Dostupné z: OSTATNÍ ZDROJE [35], soukromý archiv fotografií zájmové lokality. [36] Denní stav hladin na VD Seč, poskytnuto Povodím Labe s. p. [37] Základní rastrová mapa VD Seč včetně vrstevnic a výškových bodů, poskytnuto Povodím Labe s. p. [38] POVODÍ LABE, státní podnik. MANIPULAČNÍ ŘÁD PRO VODNÍ DÍLO SEČ: na Chrudimce v ř.km 50,722 (hráz VD Seč). Hradec Králové, 2007, 36 s. 63

16 SEZNAM TABULEK Tab. 1.1 Průměrné překročení průtoků po dobu M-dní [38]... 6 Tab. 1.2 Velké vody opakující se v průměru 1x za N-let [38]... 6 Tab. 1.3 N-leté průtoky v m 3 /s, profil Padrty[12] Tab. 1.4 N-leté průtoky v m 3 /s, profil Přemilov [13] Tab. 1.5 Profil měření jakosti povrchových vod profil Klokočov [20] Tab. 3.1 Výpočet L ef

17 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1.1 Historická fotografie VD Seč [9]... 3 Obr. 1.2 Historická fotografie VD Seč [10]... 4 Obr. 1.3 Schéma situace přehrady Seč [6]... 4 Obr. 1.4 Základní vodohospodářská mapa Golčův Jeníkov [8]... 8 Obr. 1.5 Základní vodohospodářská mapa Hlinsko [8]... 8 Obr. 1.6 Průběh geodetického měření na VD Seč [35]... 9 Obr. 1.7 Průběh geodetického měření na VD Seč [35] Obr. 1.8 Průběh geodetického měření na VD Seč [35] Obr. 1.9 Základní mapa ČR 1: Seč [11] Obr Umístění měrného profilu Padrty mapa 1: [12] Obr Umístění měrného profilu Přemilov mapa 1: [13] Obr Mapa klimatických oblastí ČR dle Quitta [15] Obr Charakteristiky klimatických oblastí ČR dle Quitta (Quitt, 1971) [16] Obr Geologická mapa 1: VD Seč [17] Obr Geologická mapa 1: VD Seč, legenda [17] Obr Geologická mapa 1: VD Seč, legenda [17] Obr Půdní mapa 1: VD Seč [32] Obr Půdní mapa 1: VD Seč, legenda [32] Obr Schéma monitorovacích profilů jakosti vody VD Seč [19] Obr Veřejný registr půdy VD Seč [22] Obr Veřejný registr půdy VD Seč [22] Obr Mapová kompozice smíšenost lesů VD Seč [23] Obr Mapová kompozice smíšenost lesů VD Seč [23] Obr Schéma vod ke koupání a znečištění VD Seč [21] Obr VN Seč, pláž Ústupky [21] Obr Splavnost toku pod VD Seč [24] Obr. 2.1 ZRM 1:10 000, Zájmová lokalita VD Seč [37]

18 Obr. 2.2 Současný stav zájmové lokality [35] Obr. 2.3 Současný stav zájmové lokality [35] Obr. 2.4 Současný stav zájmové lokality [35] Obr 3.1 Určení abrazní terminanty dle modifikované metody, stanovení prognózy ústupu břehové čáry [1] Obr. 3.2 Četnost výskytu maximálních hladin za rozhodující období v letech Obr. 3.3 Výška hladin v období Obr. 3.4 Četnost výskytu maximálních hladin za rozhodující období v letech Obr. 3.5 Schéma výpočtu L ef Obr. 3.6 Prognóza ústupu břehové čáry Obr. 3.7 Kamenný stabilizační pohoz Obr. 3.8 Kamenný stabilizační pohoz s kokosovou rohoží Obr. 3.9 Stabilizace pomocí zápletového plůtku Obr Opevnění z kulatiny v kombinaci s kamenným pohozem Obr Opevnění pomocí vegetačních tvárnic Obr Stabilizace pomocí drátokamenných gabionových košů Obr Stabilizace pomocí betonové opěrné zdi Obr Stabilizace pomocí drátokamenné opěrné matrace Obr Stabilizace pomocí kamenného záhozu v kombinaci s dřevěnými pražci

19 SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOLŮ Čhmú... Český hydrometeorologický ústav ČR... Česká Republika VD... vodní dílo ř.km.... říční kilometr s. p.... státní podnik ID... identifikační číslo max.... maximální min.... minimální resp.... respektive sb.... sbírky č... číslo DN... jmenovitý průměr m n. m.... metrů nad mořem Q průtok dosažený nebo překročený v průměru jednou za sto let dwg... výkresový formát AutoCADu dxf... výkresový formát AutoCADu MT2, 3... označení klimatických oblastí dle Quitta VAK... vodovody a kanalizace ÚV... úpravna vody ČOV... čistírna ospadních vod VN... vodní nádrž KHS... krajská hygienická stanice PL... Povodí Labe státní podnik HMB... hlavní monitorovací bod Va... nadmořská výška paty abrazního srubu Mn max... nejčetnější hladina h n... návrhová výška vlny 67

20 h n /2... poloviční výška návrhové vlny h 0... střednice vlny H... výška nahnání hladiny větrem A T... abrazní terminanta B T... maximálního ústupu břehové čáry (hledaný bod) α... sklon abrazní plošiny φ... úhel vnitřního tření zeminy i... i-tá radiála L i... délka i-té radiály ψ i... úhel mezi hlavním směrem větru a i-tou radiálou L ef... efektivní délka rozběhu větru g... tíhové zrychlení w 10v... rychlost větru ve výši 10 m nad hladinou vody k w... součinitel závislý na rychlosti větru cca... přibližně tl.... tloušťka s. r. o.... společnost s ručením omezeným a. s.... akciová společnost MS... Microsoft os.... osob v. d... východní délka s. š... severní šířka ZRM... základní rastrová mapa 68

21 SEZNAM PŘÍLOH 1. Nivelační zápisník zaměření zájmové lokality VD Seč 2. Denní stav hladin na VD Seč v letech Schéma výpočtu efektivní délky rozběhu větru L ef 4. Situace VD Seč (poloha příčných řezů, prognóza ústupu břehové čáry) 5. Fotodokumentace zájmové lokality 6. PF A 1 A 7, Kamenný stabilizační pohoz 7. PF B 1 B 7, Kamenný stabilizační pohoz s kokosovou rohoží 8. PF C 1 C 7, Stabilizace pomocí zápletového plůtku 9. PF D 1 D 8, Opevnění z kulatiny v kombinaci s kamenným pohozem 10. PF E1 E8, Opevnění pomocí vegetačních tvárnic 11. PF F 1 F 8, Stabilizace pomocích drátokamenných gabionových košů 12. PF G 1 G 8, Stabilizace pomocí betonové opěrné zdi 13. PF H 1 H 8, Stabilizace pomocí drátokamenné opěrné matrace 14. PF I 1 I 9, Stabilizace pomocí kamenného záhozu v kombinaci s dřevěnými pražci 69