Studie zvláštní povodně na VD Nýrsko

Transkript

1 Studie zvláštní povodně na VD Nýrsko Obsah: Zadání studie... 2 Podklady... 2 Staničení... 2 Postup výpočtu, výpočetní model... 3 Příčné profily... 3 Drsnosti... 3 Okrajové podmínky... 3 Použitý software... 4 Výsledky výpočtů... 5 VARIANTA VARIANTA Stanovení území ohroženého zvláštní povodní... 6 Výstupy... 7 Tištěné výstupy... 7 Digitální výstupy... 7 Obsah CD... 7 Přílohy: Psaný podélný profil s postupovými dobami Evidenční listy výpočtových profilů Vodní díla TBD a.s., parametry zvláštní povodně popis variant 1 a 2 Samostatná příloha: Mapy se zákresem území ohroženého zvláštní povodní (var.1, var.2) formát A3 měř. 1: V Praze dne 10. června 2005 Ing. Ivan Blažek jednatel - 1 -

2 Základní identifikační údaje Název projektu: Studie zvláštní povodně z VD Nýrsko Objednatel: Zhotovitel: Povodí Vltavy s.p. Holečkova 8, Praha 5 Hydrosoft Veleslavín s.r.o. U Sadu 13, Praha 6 Úvod Studie byla zpracována společností Hydrosoft Veleslavín v období leden 2005 až červen Základním podkladem pro zpracování studie bylo geodetické zaměření na Úhlavě, které probíhalo v roce Toto měření navázalo na zaměření z modelu města Plzně. Předělem obou podkladů bylo staničení 14,700, tedy nad jezem Štěnovice. Všechny geodetické podklady byly předány v digitální podobě jako příčné profily. Úhlava je tokem, který výrazně meandruje a to prakticky v celé délce toku. Rozdíl korytového a povodňového staničení na délce necelých sto kilometrů činil více než 20 km. Tato skutečnost se projevila v metodice výpočtu, stanovených drsnostních charakteristikách i ve vlastním výsledku. Zadání studie Studie zvláštní povodně z VD Nýrsko. V rámci zpracování Studie bude vymezeno území ohrožené zvláštní povodní a to od profilu hráze VD Nýrsko (ř.km Úhlavy) až do transformace rozlivu povodňové vlny zvláštní povodně pod hranici záplavového území vymezeného Q 100 s předpokládanou délkou zpracovávaného území 94 km. V rámci zpracování Studie bude vytvořen hydrodynamický jednorozměrný model zájmového území, na němž budou simulovány dvě povodňové vlny. Parametry obou povodňových vln byly stanoveny ve studii VD Nýrsko Parametry zvláštní povodně, Vodní díla TBD a.s., září 2000 (VD/ ). Vlastní stanovení území ohroženého zvláštní povodní bude provedeno ve shodě se zákonem č.254/2001 Sb., o vodách a dle metodického pokynu ZP11/2000 MŽP k vyhlášce č.100/1999 Sb. Podklady Pro zpracování studie byly předány objednatelem následující podklady: hydrogram obou povodňových stavů od společnosti Vodní díla TBD a.s. rastrová mapa Zabaged 1: pro celé zájmové území vektorové vrstevnice Zabaged 1: pro celé zájmové území geodetické zaměření toku Úhlava v úseku jez Štěnovice hráz VD Nýrsko, cca 80 km (TPE příčné profily, objekty, podélný profil) geodetické zaměření toku Úhlava v úseku soutoku s Radbuzou - jez Štěnovice, cca 15 km (TPE - příčné profily, objekty, podélný profil) Hydrologické údaje na Úhlavě byly použity z internetových stránek ČHMÚ, pro potřeby studie zvláštní povodně byl jejich rozsah dostatečný. Staničení Vzhledem k charakteru trati bylo nutné pro výpočet použít jiné staničení, než dodanou říční kilometráž. Prvním krokem tedy byla digitalizace předpokládané proudnice při povodni větší než Q100. Tato nová povodňová osa byla ostaničena po 10 metrech a se stejnou podrobností byly načteny do příčných profilů hodnoty povodňového staničení. Jak již bylo řečeno, došlo tím ke zkrácení trati o téměř 20%

3 V psaném podélném profilu jsou uvedeny obě hodnoty, tedy ř.km z TPE i výpočtové staničení. V evidenčních listech příčných profilů a mapovém podkladu je použita kilometráž z technicko provozní evidence. Postup výpočtu, výpočetní model Výpočty probíhaly následujícím způsobem: 1) průzkum v terénu, foto a videodokumentace, zpracování všech podkladů v GIS 2) sestavení příčných profilů ze zaměřených profilů, objektů a vrstevnic v místech údolních profilů 3) příprava počátečních a okrajových podmínek 4) určení drsností a sestavení výpočetního modelu 5) výpočty varianty 1 s různými drsnostmi, kalibrace modelu a posouzení citlivosti modelu na drsnosti a okrajové podmínky. Výpočty probíhaly v programech Hydrocheck3 i MIKE11, výsledné výpočty byly zpracovány programem MIKE11 6) výpočet konečné varianty 1 7) úprava modelu pro variantu 2 8) výpočet konečné varianty 2 9) sestavení psaného podélného profilu varianty 1 a 2 10) vymezení území ohroženého zvláštní povodní vynesení záplavových čar var.1 a var.2 11) převedení tabelárních výsledků i záplavových čar do GIS, zpracování tiskových výstupů 12) zpracování CD se všemi podklady i výsledky Příčné profily Při tvorbě příčných (údolních) profilů byl postupováno následovně. Nejprve byla zpracována celá výpočtová trať z dodaného geodetického zaměření. Zaměřené profily však byly pro potřeby ZP krátké. Proto bylo použito vektorových vrstevnic a nástrojů GIS tak, aby v místech zaměřených profilů vzniky široké údolní profily nařezané z vektorových vrstevnic. Oba dva podklady se pak propojily, vyčistily a vytvořily vlastní výpočtovou trať. Objekty Pro zpracování modelu bylo použito všech zaměřených objektů a to následovně. Jezy byly jako objekty ignorovány, ale v modelu byl vždy použit horní profil jezu jako údolní profil. Všechny zaměřené mosty byly též použity jako profily tak, že byla odstraněna mostovka, zachovány byly pilíře a zemní těleso násypů. Drsnosti Vzhledem k charakteru studie, tedy zcela extrémnímu proudění byly použity drsnosti jako globální pro celé úseky toku. Drsnosti tedy nebyly posuzovány jednotlivě napříč příčnými profily. Drsnostní součinitel byl navržen dle Manninga 0,09 a to v celé délce toku. Tato hodnota drsnosti byla stanovena po provedených výpočtech s drsnostmi 0,07, 0,08 a 0,09. Vzhledem k tomu, že se jedná o tok výrazně meandrující, osa proudnice půjde velmi často mimo koryto a dojde k protržení řady meandrů, byly použity hodnoty drsností vyšší. Okrajové podmínky Vstupní okrajové podmínky na Úhlavě byly pro obě varianty řešení předány jako vstupní podklady. 1) průtoková vlna zvláštní povodně z VD Nýrsko s parametry Q ZPV a W ZPV (typ 1, varianta 1., Q ZPV = m 3 /s, W ZPV = 21,5 mil. m 3 ), 2) průtoková vlna zvláštní povodně z VD Nýrsko s parametry Q ZPV a W ZPV (typ 1, varianta 2., Q ZPV = m 3 /s, W ZPV = 16,8 mil. m 3 ). Hodnoty průtoků pro okrajové podmínky na přítocích byly použity z internetových stránek ČHMÚ. Jednotlivé varianty průtoků na přítocích do nádrže jsou definovány v parametrech zvláštní povodně od Vodní díla - TBD a.s. (viz. příloha) - 3 -

4 Hlásný profil Q delta Q100 na přítocích (varianta 1) Qa (průměrný roční průtok) (varianta 2) Stará Lhota - Nýrsko 200 1,45 Janovice nad Úhlavou 258 3,01 Tajanov 271 3,44 Švihov 366 4,94 Přeštice 384 5,51 Štěnovice 384 5,82 Použitý software Při zpracování byly použity následující programy: SW pro přípravu data a GIS MicroStation MapInfo WebMap SW pro hydrotechnické výpočty Hydrocheck 1, ustálené nerovnoměrné proudění příprava trati, tvorba měrných křivek, kontrolní výpočty hladin pro různé průtokové stavy Hydrocheck 3, neustálené proudění MIKE11, neustálené proudění vlastní výpočty Pomocný kancelářský SW MS Word MS Excel - 4 -

5 Výsledky výpočtů Výsledky výpočtů jsou podrobně rozepsány v tabulce psaného podélného profilu, ze které jsou patrné všechny důležité parametry, doběhové doby, maximální dosažené průtoky a hladiny. Všechny časy jsou vztažené k času T 0:00 hydrogramu povodně kdy je zřejmé, že dochází k poruše. Čas začátku vlny je čas, ve kterém stoupne hladina v toku o 0,5 metru, tedy vodní tok je stále v korytě, avšak změny průtoků jsou jasně viditelné. Výsledky výpočtů v hlásných profilech hydrologické sítě ČHMÚ a na významných místech modelu (soutoky vodních toků) VARIANTA 1 Havárie erozí hráze při jejím přelití v kombinaci s maximálním zatížením přehrady hydrologickou povodní PV začátek vlny čas kulminace hladina průtok hloubka VD Nýrsko 1:32 1: Nýrsko centrum 2:00 2: Janovice nad Úhlavou 3:17 3: Tajanov - most 5:12 6: Dolany 6:42 7: Švihov starý most 7:35 9: Přeštice most 11:24 13: Štěnovice starý most 14:36 17: Soutok s Radbuzou 17:04 19: Horní úsek - VD Nýrsko až město Nýrsko Průběh povodně bude vzhledem k morfologii terénu nejničivější v horní části toku, tedy mezi přehradou a městem Nýrsko. Vzhledem k vysokému sklonu a sevřenému údolí je transformace minimální, průběh povodně velmi rychlý a hloubky vody převyšující 7-10 m. Střední celoprofilové rychlosti vody se v tomto úseku pohybují kolem 5 6 m/s. Střední úsek - Nýrsko až Švihov Pod Nýrskem se mění charakter toku, údolní niva se rozšiřuje místy více než na 2 km a podélný sklon je mírnější. Právě v tomto úseku mezi Nýrskem a Švihovem dochází k největší transformaci, postup povodňové vlny se zpomalí a hloubky vody klesnou na cca 5 m (tj. cca 2 3 m v inundaci). Střední celoprofilové rychlosti vody se v tomto úseku pohybují kolem 1,5 2 m/s. Dolní úsek - Švihov až soutok s Radbuzou V dolním úseku řeky, tedy mezi Přešticemi a soutokem s Radbuzou se údolí zúží a významně klesne transformace vlny. Střední celoprofilové rychlosti vody se v tomto úseku pohybují kolem 1,2 2 m/s. Po konzultaci s objednatelem byl výpočet této varianty ukončen na soutoku Úhlavy a Radbuzy. Výpočet dále po toku Radbuzy a Berounky by již plně nereprezentoval šíření průlomové vlny z VD Nýrsko (podstatnou část průtoku v úseku pod soutokem Úhlavy a Radbuzy by již tvořil průtok hydrologické povodně Q100, nikoli tedy průtok ze zvláštní povodně z VD Nýrsko)

6 VARIANTA 2 Havárie hráze vnitřní průsakovou erozí podél pravé strany odpadní štoly při běžném provozním stavu. začátek vlny čas kulminace hladina průtok hloubka VD Nýrsko 0:30 1: Nýrsko centrum 1:00 1: Janovice nad Úhlavou 2:17 2: Tajanov 4:30 6: Dolany 5:54 7: Švihov 7:54 9: Přeštice 12:48 15: Štěnovice 18:18 21: Soutok s Radbuzou 21:18 23: Varianta 2 je velmi podobná variantě 1, i když její důsledky budou méně ničivé. Horní úsek - VD Nýrsko až město Nýrsko Průběh povodně bude vzhledem k morfologii terénu nejničivější v horní části toku, tedy mezi přehradou a městem Nýrsko. Vzhledem k vysokému sklonu a sevřenému údolí je transformace minimální, průběh povodně velmi rychlý a hloubky vody převyšující 6-9 m. Střední celoprofilové rychlosti vody se v tomto úseku pohybují kolem 4-5 m/s. Střední úsek - Nýrsko až Švihov Pod Nýrskem se mění charakter toku, údolní niva se rozšiřuje místy více než na 2 km a podélný sklon je mírnější. Právě v tomto úseku mezi Nýrskem a Švihovem dochází k největší transformaci, postup povodňové vlny se zpomalí a hloubky vody klesnou na cca 4-5 m (tj. cca 2 m v inundaci). Střední celoprofilové rychlosti vody se v tomto úseku pohybují kolem 1 1,8 m/s. Dolní úsek - Švihov až soutok s Radbuzou V dolním úseku řeky, tedy mezi Přešticemi a soutokem s Radbuzou se údolí zúží a významně klesne transformace vlny. Střední celoprofilové rychlosti vody se v tomto úseku pohybují kolem 1 1,5 m/s. Po konzultaci s objednatelem byl výpočet této varianty ukončen na soutoku Úhlavy a Radbuzy, neboť transformace povodňové vlny snížila průtok přibližně na úroveň Q 100 v Radbuze pod soutokem s Úhlavou. Stanovení území ohroženého zvláštní povodní Na základě vypočtených hladin obou variant, vynesených průsečíků s terénem v místě hladiny ve všech výpočtových profilech a vektorového výškopisu byla zkonstruována záplavová čára, jako obalová křivka maximálních vodních stavů v celém zájmovém území. Tato čára maximálního rozlivu vymezuje území ohrožené zvláštní povodní, resp. obou jejích variant. Na přítocích dotčeného toku byl předpokládán zjednodušený stav a byla zde vynesena hydrostatická hladina v místě soutoku. Skutečnost je od tohoto předpokladu trošku jiná, ale toto zjednodušení je limitním stavem, který by ve skutečnosti neměl být překročen

7 Výstupy Studie obsahuje tištěné a digitální výstupy v rozsahu dohodnutém s objednatelem Tištěné výstupy technická zpráva psaný podélný profil s postupovými dobami evidenční listy vybraných příčných profilů s tabelárními hodnotami, fotodokumentací, mapkou a hydrogramem povodně v daném profilu mapy se zákresem území ohroženého zvláštní povodní (var. 1, var2) formát A3 měř. 1: Digitální výstupy technická zpráva ve formátu PDF mapové vrstvy ve formátu DGN, DWG, SHP (území ohrožené povodní, příčné profily, ř.km) mapy ohroženého území ve formátu PDF psaný podélný profil s postupovými dobami ve formátu PDF foto a videodokumentace CD s mapovou částí studie v GIS obsahující všechny mapové vrstvy, fotodokumentaci a tabelární výsledky studie připojené k příčným profilům Obsah CD CD obsahuje tyto adresáře a soubory ROOT - START.EXE - spuštění aplikace - WebMapSv.EXE - runtime mapového serveru pro CD aplikaci - uhlava.wm3/cf3 - mapový projekt HTML - adresář obsahující HTML stránky projektu, přílohy a fotodokumentaci - uhlava.htm Vstupní HTML stránka projektu HTML/FOTO - adresář se všemi fotografiemi a videosekvencemi HTML/VYSTUPY - adresář obsahuje technickou zprávu a psané podélné profily ve formátu PDF HTML/VYSTUPY/MAPY - adresář obsahuje PDF soubory s mapovými tisky formátu A3 1:10000 HTML/VYSTUPY/DGN_DWG - adresář obsahuje DGN/DWG výstupy záplavové čáry obou variant, příčné profily a říční kilometráž DATA - adresář s vektorovými daty (SHP - WebMap, ArcView 3.x) DATA/FOTO - SHP fotodokumentace - DBF tabulka připojených fotografií a videodokumentace DATA/PROFILY - SHP příčných profilů se staničením DATA/ZAPLAVA - SHP záplavových čar pro jednotlivé varianty 1 a 2 RASTRY - adresář s mapovým podkladem - Zabaged2, HRR pro WebMap - 7 -