Stabilizační prvky v říčním korytě

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA ÚSTAV INŽENÝRSKÝCH STAVEB, TVORBY A OCHRANY KRAJINY Stabilizační prvky v říčním korytě Bakalářská práce 2012/2013 Jaroslav Škulavik

2

3 Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Stabilizační prvky v říčním korytě zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne Podpis studenta

4 PODĚKOVÁNÍ Tímto bych rád poděkoval všem, kteří mi byli nápomocni při zpracování této bakalářské práce. Zejména bych chtěl poděkovat vedoucímu bakalářské práce panu doc. Dr. Ing. Miloslavu Šlezingrovi za odborné vedení, cenné rady a trpělivost. Díky si také zaslouží Ing. F. Pražák a Ing. O. Svoboda ze odborné připomínky a postřehy. V neposlední řadě děkuji svým přátelům za jejich neutuchající pozitivní přístup a povzbuzení.

5 ABSTRAKT Jaroslav Škulavik Stabilizační prvky v říčním korytě Bakalářská práce se zabývá problematikou stabilizace koryt toků v dnešní krajině. Odkazuje na špatné postupy v minulosti a poukazuje na lepší a přírodě bližší řešení uvedených problémů. První část práce posuzuje stabilizační opatření jako celek. Následně jsou popsány jednotlivé druhy stabilizačních opatření a jednotlivé stabilizační materiály. Další část je podrobněji zaměřena na biotechnické stabilizační prvky. Závěrem se práce zabývá geosyntetickými materiály a jejich kombinací s kořenovými systémy rostlin. Celou studii doplňuje návrh stabilizačních opatření koryta toku i s funkčním rybím úkrytem. Klíčová slova: stabilizace, biotechnická opatření, vodní tok, geosyntetické materiály Abstrakt Jaroslav Škulavik Stabilization elements in a river bed The bachelor thesis deals with the stabilization of watercourse in today's landscape. It refers to the bad practices of the past and points to a better and more natural solution to these problems. First part of thesis considers stabilization measures as a whole. Then describes the different types of stabilization measures and individual stabilizing materials. Next part is more specifically focused on biotechnical stabilizing elements. In conclusion the thesis deals with geosynthetic materials and their combinations with the root systems of plants. The whole study supplements the proposal watercourse stabilization measures with functional fish shelter. Key word: stabilization, biotechnical measures, watercourse, geosynthetic materials

6 Obsah Poděkování Abstrakt Cíl práce Úvod Literární rešerše Stabilizační opatření v říčním korytě Obecná charakteristika Rozdělení Rozdělení dle materiálu Rozdělení dle konstrukčních prvků Biologické a biotechnické stabilizace Biologické stabilizační prvky Travní pokryv a jeho možnosti Vrbové porosty Biotechnické stabilizační prvky Geosyntetické materiály a armované zeminy Armované zeminy Geosyntetické materiály Typy geosyntetik Vlastnosti a funkce geosyntetik Využití a aplikace Návrh břehových stabilizačních prvků Závěr SUMMARY Použité a doporučené zdroje Literatura Internetové zdroje Normy... 54

7 1 CÍL PRÁCE Cílem této bakalářské práce je posouzení dnes navrhovaných stabilizačních prvků v říčním korytě, prezentace jejich základního rozdělení a různé možnosti využití při břehové stabilizaci v korytech toků. Vlastním přínosem práce bude návrh biotechnických stabilizačních prvků na základě studia doporučených podkladů. Součástí jednotlivých návrhů bude vždy také využit návrh na zapracování geosyntetických materiálů. Tato práce se nezabývá vlastními návrhy pro určité koryto, nýbrž studuje teoretickou stránku věci a v budoucnu poslouží jako odrazový můstek pro zpracování diplomové práce

8 2 ÚVOD Říká se, že dříve byla voda na celé naší planetě. Postupným vývojem v čase se vytvořila pevnina a na ní krajina, kterou zkrášlovala mimo jiné přirozená koryta potoků a řek. A také se v této krajině začal procházet člověk, jenž ji chtěl postupně využívat více a více. Rozhodl se narušit její přirozený charakter. Po vypalování lesů a zakládání polí si začal upravovat říční sítě. Čím více se přibližujeme z minulosti do současnosti, tím více můžeme pozorovat vodohospodářských úprav, které vedly k poškozování a narušování přirozené stability říčních systémů. Největších omylů si můžeme povšimnout, když se podíváme do nedávné historie, tedy do 20. století. V padesátých letech tohoto století docházelo ke kolektivizaci pozemků, jejich odvodnění a napřimování vodních toků, aby bylo dosaženo maximálního zemědělského efektu. Nikdo však nepomýšlel, na to, jaké to přinese následky. A ty byly mnohde katastrofální, neboť docházelo k téměř úplné devastaci zavedeného stabilního vodního režimu. S tím byly spojené častější povodně s mnohdy hrozivými následky. V nedávné době si lidé tyto skutečnosti začali uvědomovat. Objevuje se zájem o alespoň částečnou nápravu chyb minulých generací. Z této snahy vyklíčila snaha, jež se proměnila ve skutečnost. A tak začaly vznikat různé studie a názory ohledně navrácení říčních koryt do svých původních tras. V případech, kdy to nebylo možné, přistupovalo se k řádným břehovým stabilizacím šetrnějších ke krajině, než tomu bylo doposud. Tato práce má tedy za cíl seznámit nás s břehovými stabilizačními prvky souhrnně a následně se zaměřit především na ty, jež jsou přírodě nejbližší. Tím máme na mysli biologické a biotechnické prvky. Závěrem se v samostatné kapitole věnujeme geosyntetickým materiálům, které se teprve začínají testovat a používat, ale již dnes můžeme říci, že budou mít v této oblasti nezastupitelné místo

9 3 LITERÁRNÍ REŠERŠE Stabilizační funkce (ochrana před katastrofami, ochrana ekologické stability) Říční krajiny jako celek mají značný význam pro svoje široké okolí. Jednak pro bezprostředně sousedící, stejně jako pro vzdálenější krajiny. Velkou měrou se podílejí na formování našeho životního prostředí. Vůči svému okolí mají jakousi všeobecnou ochrannou funkci před rušivými, případně katastrofickými vlivy. Dobře vyvinuté říční krajiny chrání své okolí např. před větrnými bouřemi, ničivými povodněmi, nepříznivými klimatickými Obrázek č. 1 - Kořenová stabiliazce Převzato z: viceni/cviceni_lenticky/brehove_porosty.htm poruchami, znečišťováním apod. Říční krajiny jsou v tomto smyslu nárazníkové označovány zóny, za pufrační zóny, koridory biodiverzity, a v neposlední řadě také jako poslední ekologické kontinuum. Tyto obtížně popsatelné funkce jsou někdy shrnovány pod širokou enviromentální službu Disturbance regulation (Costanza a kol. 1997), která je mimořádně hodnocena. Tento pojem zahrnující celou řadu konkrétních dílčích funkcí nás upozorňuje na význam, který mají říční krajiny pro své široké okolí. Také z tohoto pohledu bychom dnes měli přehodnotit dřívější nejrůznější přeměny či likvidace říčních krajin (zkracování, regulace, zatrubňování, odvodňování, odlesňování, atd.) a měli bychom vynaložit úsilí o jejich navracení přirozenějšímu stavu. (Štěrba, 2008) Základním kritériem pro dobrou funkci toku v sídle je rychlý odvod vody korytem. Břehová hrana může být zatravněna nebo opevněna např. kamenem. Niveleta dna by měla ve všech úsecích vykazovat stejný spád, aby nedocházelo k usazování vodou transportovaných částic. (Gergel a kol., 1999) -9-

10 Obrázek č. 2 Chrastice rákosovitá v říčním korytě Převzato z: Břehové porosty, zejména porosty chrastice rákosovité (Phalaris arundinacea) by měly být zpravidla sečeny s následným odklizením posečené travní hmoty, aby zde nedocházelo k usazování plavenin a splavenin. Materiál dnových usazenin získaný při čištění nesmí být ukládán na boky koryta nebo na přilehlé pozemky, nýbrž musí být odvážen mimo nivu a korytu toku, aby nedocházelo ke zpětnému splavování. (Gergel a kol., 1999) Regulační úpravy toků Bez regulujících stabilizací toků, jimiž chráníme zemědělské pozemky, komunikace, lidská obydlí apod. proti účinkům povodní, se v dnešní době neobejdeme. Dlouholeté dosavadní zkušenosti z této oblasti však poukazují na fakt, že koncepční a technické zabezpečování a následná realizace úprav a jejich ekonomické zdůvodnění nejsou vždy v souladu s původním záměrem. V mnoha případech mají negativní dopad na samotný vodní ekosystém včetně okolní krajiny. Negativní dopady nevhodných úprav můžeme spatřit zejména: a) V napřimování dlouhých úseků toků, ve zrychlování odtoku a ve zmenšování celkové zásoby vody v toku a v podzemí. b) V předimenzovaných profilech koryta, kde pak dochází obvykle k minimálním průtokům při minimální hloubce vody, někdy se dokonce veškerá voda ztrácí. c) Ve výraznější kulminaci povodňových vln v dolním úseku toku pod jeho regulovanou částí. d) Ve snížení samočisticí schopnosti koryta toku, která je umocněna mnohdy tvrdým opevněním po celé délce toku. e) V likvidaci a neobnovování doprovodných porostů, které ovlivňují světelné a teplotní poměry, podílejí se svými kořeny na zpevňování břehů a na struktuře

11 živé složky toku. Ovlivňují mikroklima a vzdušné proudění, v neposlední řadě jsou také kladným krajinným prvkem. f) Ve snížené produkci ryb, až v jejich absenci pro nedostatek úkrytů, potravy, trdlišť, a pro další nevyhovující existenční podmínky (např. silné a trvalé proudění, vysoké stupně, nepatrná hloubka vody). V současné době se ve velkém měřítku provádějí úpravy všech kategorií toků různým způsobem. Snahou prováděcích podniků je co nejvíce využít mechanizačních prostředků. Přitom je devastováno nejen koryto, ale i okolí vodoteče. Názory ochranářů, hydrobiologů i mnohých vodohospodářů nejsou brány v potaz. Všechny snahy o zlepšení této situace ztroskotávají na ekonomickém hodnocení investiční činnosti a na rozdělení podílů celkového objemu vodohospodářských základních prostředků. Dle Kabeleho (1973) in (Zelinka, Kubíček, 1985) připadá na čistotu toku a rybářské využití jen několik málo procent ceny celkových úprav. V praxi převládá při hodnocení investic princip relativní efektivnosti, přičemž zájmy nevýrobní sféry se hodnotí v mimoekonomické efektivnosti a zpravidla nebývají samotným nosným záměrem. (Zelinka, Kubíček, 1985) Břehové porosty Břehové porosty jsou skupinové a liniové porosty keřů a stromů rostoucích v korytě, na březích a podél břehů vodních toků a nádrží. Spolu s vodním tokem vytvářejí kostru ekologické stability, jsou velmi stabilním ekologickým segmentem. Za posledních 200 let znatelně ubylo přirozených, neupravených koryt vodních toků, a to především v zemědělské krajině, kde člověk-hospodář přistoupil k tvrdému opevňování jejich dna a břehů, aby stabilizoval vodní tok podle svých potřeb a vlastnických vztahů k pozemkům. Při extrémních povodních však může dojít k samovolnému navrácení koryta do původní trasy. Při úpravě koryta se téměř vždy z technologických důvodů odstraňuje břehový porost. V rámci revitalizací je však nutné tyto porosty následně opět obnovit. Břehové porosty se navrhují jako ochranné či doprovodné. (Zuna, Soukup, 2007)

12 Ochranné porosty mají stabilizační a opevňovací účinek v korytě a současně přispívají k začlenění vodního toku do krajiny. Doprovodné porosty mají ekostabilizační a krajinotvornou funkci. Obrázek č. 3 Břehové porosty podél řeky Moravice Převzato z: Zapojené břehové porosty zastiňují vodní plochu toku, a tím omezují zarůstání průtočného profilu a jeho následné zanášení. Také působí jako porostní filtr proti vnikání půdních smyvů a produktů větrné eroze do koryta toku. Hlavními účely vegetačních úprav, tzn. vytvoření druhově a prostorově členitého porostu jsou: ochrana břehů toků před poškozováním vodní erozí, stabilizace břehové čáry, ochrana koryta toku před zanášením a zarůstáním, ochrana břehů před poškozením nárazy vln, ochrana před znečišťováním produkty eroze, posílení kostry ekologické stability území a začlenění vodních toků do krajinného prostředí. Stabilita ochranných břehových porostů je podmíněna stabilitou dna, neboť při hloubkové erozi se kořenový systém nepřizpůsobí změnám podmínek růstu a voda pod úrovní tohoto sytému narušuje břehy koryta. Optimální je trasa koryta složená

13 z oblouků o proměnlivé křivosti, zde postačí břehový porost jako jediný samostatný stabilizační prvek koryta. (Zuna, Soukup, 2007) Umístění dřevin v průtočném profilu koryta je nevhodné v patě svahů břehů, kde nemají dostatečný prostor pro vývoj kořenových systémů. Doporučené umístění dřevin je 0,6 až 1,1 metru nad setrvalou hladinou vody. Stabilita břehů závisí také na hustotě dřevin, neboť největší hustota kořenů je v blízkosti kmene, proto je doporučený spon, především na konkávních březích 1,3 až 2,0 metru. Důležitý je také výběr dřevin, kdy závisí na jejich odolnosti, respektive regeneraci poškozených částí. Nejvhodnější jsou vrby (Salix sp.), olše (Alnus sp.) a topoly (Populus sp.). Dřeviny navrhované do břehových porostů musejí dobře snášet občasné zatopení a tím také nedostatek vzdušného kyslíku v půdě. Tímto rysem se vyznačují např. opět vrby (Salix sp.) a olše (Alnus sp.), dále pak topol černý (Populus nigra), topol osika (Populus tremula), dub letní (Quercus robur), javor mléč (Acer platanoides) aj. Doprovodné břehové porosty jsou tvořeny keři a stromy domácího původu rostoucími za břehovou hranou koryta. Vychází se z charakteru okolní krajiny a ostatních rostlinných formací. Vodítkem pro návrh je tvar koruny, velikost kmene, zbarvení listů a nasazení větví dřevin. Vhodná je kombinace mohutných stromů s rozložitou korunou se štíhlými dřevinami např. dub (Quercus sp.), javor (Acer sp.), lípa (Tilia sp.) s olší (Alnus sp.), jasanem (Fraxinus sp.) a břízou (Betula sp.). Doprovodné břehové porosty zvýrazňují linii toku a modelují tak krajinu. Z estetického hlediska těchto porostů je zapotřebí nepravidelně střídat skupiny stromů odlišných vzrůstů, skupiny keřů a bylinné porosty. (Zuna, Soukup, 2007)

14 4 STABILIZAČNÍ OPATŘENÍ V ŘÍČNÍM KORYTĚ 4.1 Obecná charakteristika Stabilizace vodních toků vzniká z důvodů nutnosti odstranit či zmírnit negativní důsledky úprav vodních toků na biotu říčních ekosystémů. Obnovení a zlepšení jejich ekologických funkcí v krajině s přihlédnutím ke správnému a účelovému využívání funkcí vodního toku je dalším kladem těchto úprav. Stabilizace jako taková by neměla býti předmětem revitalizačních úprav na tocích. V prvé řadě by naše snaha měla vycházet z přirozenosti vodního toku a řídit se přírodními pochody. Především v oblastech podhorských luk, pastvin, případně v jiné pro revitalizaci vhodné lokalitě vodního toku by měla být umožněna volná, přirozenému stavu co nejbližší, až přirozená tvorba vodního koryta. Břehová stabilizace by měla být v revitalizačních opatřeních minimalizována, v nejlepším případě zcela vyloučena. Na druhé straně, v mnoha opodstatněných případech se bez stabilizačních prvků v korytech ani neobejdeme. Může se jednat především o částečnou revitalizaci toku, při revitalizaci či ekobiologických úpravách v intravilánu nebo také v případě liniové stavby vedené souběžně s částí toku. Leckdy jsou stabilizační zásahy ve dně či patě svahu tvořícího břeh toku přímou součástí návrhu revitalizačních opatření. Proto si nyní připomeňme základní rozdělení břehové stabilizace, způsoby a vhodné podmínky pro jejich použití. (Šlezingr, 2010) Návrhy stabilizačních opatření volíme především s přihlédnutím k charakteru namáhání břehů. Ve většině případů není potřebná masivní stabilizace za využití technických stabilizačních prvků v oblastech proudových stínů, u konvexních břehů na tocích apod. Zde si plně postačíme s biologickou stabilizací, která zahrnuje návrh a aplikaci vhodných travních směsí, výsadbu vhodných druhů dřevin, (především rody Salix sp. a Alnus sp.), a v odůvodněných případech je možno uvažovat také nad stabilizací biotechnickou. Konkávy oblouků na tocích, oblasti namáhané vlněním hladiny způsobované působením větru nebo případně proplouvajícími loděmi, tyto silně namáhané břehové oblasti si zaslouží biotechnické opevnění, v opodstatněných situacích můžeme navrhnout také pouze technické stabilizační prvky. V těchto případech bývá preferován návrh přírodních prvků, jako je lomový kámen v kombinaci s živým i

15 neživým dřevem, drátokamenné koše či matrace, pokud je využití těchto prvků nedostačující, jsou akceptovány také opěrné zdi. Výše uvedené stabilizační prvky jsou mnohdy využity i v úsecích říčního toku, kde mohou působit nepřirozeně. Například při průtoku toku intravilánem vymezují vybudované opěrné zdi koridor pro provedení návrhového průtoku, i když po většinu roku zde protéká průtok podstatně nižší. Za předpokladu dodržení kapacity koryta zde můžeme provést další dílčí revitalizační zásahy. Jedná se zejména o zkvalitnění krytové kapacity toku a zlepšení i podpoření migrační kapacity. Podobným způsobem je možné upravit například také obtokové kanály s minimálním průtokem, kudy je voda vedena pouze za povodňových stavů, při opravách a revizích vzdouvacího zařízení, případně nevyužívané, ale stále protékané náhony, bývalé zavlažovací či odvodňovací kanály a jiné vodohospodářské stavby zbudované v krajině v minulosti. (Šlezingr, 2010) Podélné regulace toků opevňování břehů, změny v geometrii koryta V kulturní krajině je regulování toků zcela běžná a v některých případech i nutná činnost. Nejčastějšími technickými zásahy je opevňování břehů. (Adámek a kol., 2010) Na následujícím obrázku se můžeme podívat na nejčastější technická řešení. Obrázek č. 4 Příklady technických regulací břehu dle Zelinky a Kubíčka (1985)

16 Případ a zatrubnění toku je z ekologického hlediska nejhorším řešením. Absolutní odstranění toku z povrchu, znemožnění kontaktu s povrchovými a podpovrchovými vodami, absence světla a minimální provzdušnění toku, to vše dohromady tvoří neadekvátní podmínky pro život organismů. Opodstatnění najdeme pouze v intravilánu, nikdy ne však ve volné krajině. (Adámek a kol., 2010) Obrázek č. 5 Případ a: Opevnění a zatrubnění toku v intravilánu Převzato z: Případ b opevnění dna a břehů se také řadí k tzv. tvrdým regulačním zásahům. Břehy i dno jsou stabilizovány natěsno spojenými položenými betonovými prvky. V takovém toku převažuje laminární proudění s vysokou unášecí schopností, minimální dnová hydraulická drsnost a chybí úkryty pro živočichy. Toky jsou ideálně vyspádovány, aby voda co nejrychleji odtékala. Bohužel toto využití lze ve velké míře najít na drobných a středních tocích v intenzivně zemědělsky využívaných krajinách (Polabí, jižní Morava). (Adámek a kol., 2010) Obrázek č. 6 Případ b: Koryto řeky Bečvy, zaniklé pstruhové pásmo Převzato z: -

17 Případ c opevnění břehů kamenným záhozem, hruboštěrkovou rovnaninou či dřevěným roubením je přírodě bližší. Dno je původní s původním substrátem a je také zachován kontakt s nadzemní i podzemní vodou. I přesto zde chybí tůňové úseky, štěrkové lavice a podemleté břehy. Snahou o vynahrazení těchto prvků může být stavba drobných jízků (kamenných, roubených), které alespoň částečně vytváří rozmanitost proudových, ukládacích a hloubkových poměrů v korytě. (Adámek a kol., 2010) Obrázek č. 7 Případ c: Kamenný zához na řece Svitavě Případ d stabilizace pouze nárazových (výsepních) břehů kvůli minimalizaci eroze je přírodě nejbližší. Opevnění je prováděno kamenným záhozem, roubením z kmenů nebo kombinací proutěných výpletů a kamenného záhozu. Pokud dojde ještě k navrácení břehových porostů, má tato regulace nesmírně kladný vliv na oživení říčního úseku. (Adámek a kol., 2010) Obrázek č. 8 Případ d: Kamenný zához a vrbové řízky v nárazových březích Převzato z: cviceni_loticky/revitalizace.htm Ve všech výše popsaných typech se negativně projeví nízké a minimální průtoky při předimenzování koryta toku. Druhová rozmanitost a struktura společenstva se začíná měnit již na hranici průtoku Q330, což je navrhovaný ekologický minimální průtok. (Adámek a kol., 2010)

18 Při podélných úpravách toků se také velmi často setkáváme s narušením podélné geometrie koryta, a to ve smyslu jeho napřimování. Toto vychází z požadavku pozemkových úprav, vyžadujících jednodušší scelování pozemků a vytyčování jejich hranic, což může komplikovat přirozeně meandrující tok. Úpravy typu A a B jsou z hlediska ekologie toku zcela nevhodné, neboť dochází ke zkrácení toku a tím snížení aktivní oživené zóny dna a břehů. Tok se vystaví větším rozdílům v průtoku zrychlením odtoku. Takto vznikají rychlé povodňové průtoky s rychlým odezněním a zároveň i minimální nedostatečné průtoky. Ke zpomalení průtoku se využívá příčných staveb. Zbylé úpravy C, D, E se alespoň částečně snaží zachovávat některé meandry, tedy vytváření nárazových a nánosových břehů se štěrkovými lavicemi, ostrovy a erozními oblastmi. Narovnáním toků dochází k narušení samočisticích funkcí toku. Zkracuje se vlastní vodoteč, ubývá aktivních prvků (ostrovy, lavice), snižuje se kontakt říční vody s podříčními vodami (hypoareál) a vodami podzemními. V případě kombinace této regulace s jezy dochází k nepřirozenému transportu plavenin a splavenin a organické znečištění se dostává do nepatřičně větších vzdáleností od zdroje. (Adámek a kol., 2010) Obrázek č. 9 Podélná geometrie toku podle Luska a kol (1983) in (Zelinka, Kubíček, 1985)

19 4.2 Rozdělení Rozdělení dle materiálu Základní rozdělení stabilizačních prvků (břehového opevnění) vychází především z použitého materiálu: Lomový kámen Jedná se o nejběžněji užívaný materiál pro suché i mokré procesy. Jeho uplatnění nalezneme například ve stabilizačních patách (zapuštěné, polozapuštěné, nasazené), pohozech a záhozech dna i břehů; samozřejmě je také nedílnou součástí betonových prvků při budování opěrných zdí. Použijeme ho také při vyrovnávání (sanace výmolů) či úpravě sklonitosti dna jako záhozový materiál, při opravování břehových nátrží. Lomový kámen se také skládá do drátokamenných košů (gabionů), které nacházejí své uplatnění především v břehové stabilizaci. V neposlední řadě ho také najdeme při budování usměrňovacích staveb v říčním korytě (výhonů). Obrázek č. 10 Balvanitý skluz z lomového kamene Převzato z: Dále je užíván jako základní prvek balvanitých skluzů či rybích ramp. Lomový kámen je vhodným revitalizačním prvkem, a to zejména v oblastech podhorských toků, silně štěrkonosných toků, pro oblast horního a středního toku. Naproti tomu v dolním toku řeky, především v oblastech lužních lesů je cizorodým prvkem, přestože se jedná o přírodní materiál. Zde je akceptován, vyžaduje-li stav koryta řeky takto masivní opevnění, co-by součást biotechnického opevnění. Opracovaný kámen Zavazovací křídla jezových a jiných konstrukcí, přelivných ploch, mnohdy i kamenných rovnanin a stabilizačních opěrných zdí na

20 tocích v intravilánu jsou předmětem využívání kamenných bloků, kvádrů, dlaždic či na míru tesaných prvků. Opracovaný kámen je osazován do betonových směsí nebo rovnán na sucho při úpravách dna a vysoce namáhaných břehů (průtoky horských bystřin intravilány obcí). Patří k základním prvkům kamenných opěrných zdí nebo jejich obložení apod. V případě revitalizací se nejedná o nejvhodnější typ, neboť ho již nelze považovat za přirozený (přirozenému stavu blízký) prvek v korytě řeky. V případě potřeby je však možno použít opracovaný kámen na hrubo. Hrubý štěrk (střední profil zrna cca 60 mm) Používá se pro suché i mokré procesy jako základní materiál pro prevenci, ochranu nebo stabilizaci dna a břehů. Základním stabilizačním prvkem je zejména v přirozených korytech horních a středních toků řek, kde se jedná o přirozený splaveninový materiál. Zbudováním vzdouvacích toků je však tok ochuzen o tyto splaveniny. Vzniklé výmoly proto mohou být stabilizovány kamenem či hrubým štěrkem coby sanačním materiálem. V horních částech toků vychází využití štěrku, případně zahliněného štěrku především z místních podmínek, neboť je zde jediným přirozeným místním stabilizačním materiálem. Hrubý štěrk a kameny jsou také součástí zdrsnění dna a stabilizačních pohozů břehů toků. Říční kámen Pokud je upravovaný úsek toku pro stabilizaci dna nebo břehů nedostupný, použijeme zde místní materiál, říční kameny. Především však v případech výplní stabilizačních drátokamenných košů či drátokamenných matrací. Je omezen pouze velikostí vzhledem k velikostem drátěných ok sítě. Měl by být alespoň dvakrát větší než oka v síti. Do mokrých procesů (betonování) je jeho použitelnost podmíněna nedostupností lomového kamene v dané lokalitě, což může být zapříčeněno nedostupností terénu, nemožností přepravy apod. Je přirozeným stabilizačním prvkem v horních a středních částech tocích, kde bývá opracován do oblých tvarů. Vodní proud potřebuje k uvedení takovýchto kamenů do pohybu daleko menší sílu, než je tomu například u lomového kameniva. Oproti němu je zapotřebí pouze třetinové až poloviční rychlosti proudění vody. Říční kámen se tudíž nehodí jako náhrada lomového kamene do kamenných stabilizačních konstrukcí (vyjma gabionů). Nevhodné je také využítí při budování balvanitých skluzů. Vázané kamenivo Toto označení je používáno pro užití základního materiálu (lomový čí říční kámen, hrubý štěrk) formou drátokamenných košů a kamenných matrací. Kámen je za pomoci pletiva formován do potřebných formací figur. Stabilizační prvky z gabionů mohou tvořit propustné opěrné stěny, stabilizační paty nebo mohou být součástí kombinovaného opevnění. Pozitivem je práce s přírodním

21 materiálem kamenem, jehož uchycení a stabilizace je zajištěna konstrukcí drátěného koše suplujícího beton. Obrovskou výhodou těchto drátokamenných konstrukcí je propustnost gabionových stěn či gabionových stabilizačních pat. Možnost jejich instalace i v hůře dostupných lokalitách, nenáročná úprava základové spáry, možnost využití místního materiálu a poměrně snadná možnost opravy (hlavně u menších konstrukcí), to vše jsou přednosti tohoto stabilizačního prvku. Neméně podstatné je jejich vhodné začlenění do zejména antropogenizované krajiny i za využití možnosti jejich oživení vhodnými biologickými prvky. Dřevo živé Jedná se o dřevo získané seřezáním, úpravou nebo výchovou břehových porostů. Tento prvek je velmi vhodný pro oživování opevnění břehů, které byly stabilizovány pohozy, záhozy, apod. Základním kamenem pro realizaci zápletových plůtků (jedno i víceřadých) vnímáme nejčastěji podobu stabilizačních pilot (cca 1 m, o průměru cca 8 cm). K proplétání plůtků používáme vrbové a jiné vhodné prýty, které mimoto můžeme také využívat jako základní prvek haťových a haťoštěrkových válců. Tyto biologické stabilizační prvky jsou velmi vhodné a mnohdy základním materiálem při revitalizačních zásazích. Kladem čerstvě odebraných vrbových prutů, řízků apod. je zejména jejich vysoká ujímavost, následná vitalita, a rychlý růst. Vše dohromady předurčuje vrbové porosty za základ biologických stabilizačních opatření. I zde však mohou vznikat negativa. Mnohde může být na překážku vitalita porostů, v místech úzkých toků a potoků, oblastech mělčin (soutoky, nánosy v konvexích oblouků, konce vzdutí nádrží a jezových zdrží). Přílišné zastínění nebo zarůstání toků může být způsobeno vysokou kořenovou výmladností a schopností rychlého růstu. Proto je velmi důležité nezapomínat na zodpovědný výběr dřevin a vhodný návrh jejich využití, neboť se nemusíme omezovat pouze na vrbové porosty. Mezi významné meliorační dřeviny patří také olše, dle podmínek i topoly; pro břehové porosty se hodí krušina olšová, střemcha hroznatá, ptačí zob a mnohé další dřeviny

22 Obrázek č. 11 Opevnění kamennou patou a vrbovým porostem na řece Lužnici Dřevo mrtvé Používají se především desky, fošny, latě pro budování tarasů, stabilizaci svahových laviček nebo pro dočasné místní opevnění břehů (kombinace s dřevěnými či jinými pilotami). Mnohdy užíváme jako tzv. ztracené bednění. I několik metrů dlouhé dřevěné piloty často tvoří součást břehového opevnění, pilotových nebo dřevěných štětových stěn. Spolu s kamenem tvoří základní materiál určený pro provizorní opravy na tocích a na nich budovaných objektech. Hojně je také využíváno při revitalizačních zásazích na tocích. Spádové stupně jako vlastní příčné stavby (příčně položená kulatina, aj.) či stabilizace podjezí bývají využívány zejména na menších tocích a potocích coby srodné příčné stavby. Prefabrikáty Jedná se o nejrůznější typy konstrukcí betonové, železobetonové profily U, L, T a jiné, desky, panely, vegetační tvárnice, zámková dlažba a další prvky. V minulosti, především v 60. a 70. letech 20. století, se jednalo o preferované stabilizační prvky na březích toků a nádrží. V dnešní době jsou používány podstatně méně, neboť se změnil pohled na funkci stabilizačních a opevňovacích prvků v krajině. Při revitalizacích jsou tyto prvky nepřípustné, jelikož nejsou přirozenému stavu blízkým materiálem. Využívání prefabrikátů v minulosti je odsuzováno a považováno za nezodpovědné zacházení při stabilizacích. Jako negativní se zde především jeví hladkost povrchu zabraňující zachycení živočichů, zhoršená interakce vody a břehových oblastí. V neposlední řadě je při jejich použití značně omezen růst břehových porostů

23 Ocel Využívání oceli je především zainteresováno ve formě ocelových štětových stěn. Tyto jsou potřebné pro budování stavebních jímek na toku, ocelových podpor. Dále je možné jednotlivé užití štětovnic jako pilot či součást stabilizace podzemních částí staveb podzemní ocelové těsnící štětové stěny. Štětové stěny jsou také jedním z typů břehových opěrných zdí. Při budování objektů na tocích jsou považovány za velmi důležitý stavebně-ochranný prvek a nemusí se vždy jednat ani o nejběžnější typ štětovnic - Larsen. Mnohdy musí být část toku zajímkována za využití štětových stěn z důvodu bezpečné realizace patřičných činností v říčním korytě. Dalšími možnostmi je použití štětových stěn jako těsnící či stabilizační stěny nebo jako ztracené bednění. Je-li postavena napříč tokem (štětovnice jsou upáleny na úrovni dna či dle potřebné výše stavy), můžeme ji označit za základní prvek spádových stupňů, balvanitých skluzů, popřípadě také stabilizačních prahů nebo jako ztracené bednění při budování vývaru pod jezovou konstrukcí. Při revitalizačních úpravách se jejich užití uplatní jen málokdy, např. při zvyšování prostupnosti koryta toku zbudováním rybích ramp na již stávajícím vzdouvacím objektu. Pálené cihly Tento materiál je odkazem minulosti. Dnes je využíván jen pro opravy a údržbu historických cihlových objektů a stabilizačních prvků na tocích, které nám tento odkaz zanechaly. V minulosti byly z těchto cihle budovány i jezové konstrukce, které jsou dnes považovány za spíše technické či kulturní památky. Kokosové, jutové sítě Tyto sítě zajišťují při správném uložení ochranu před vzniknutím upřednostňovaných vodních cest, kteréžto jsou zárodky erozních rýh. Tento doplňkový přírodní materiál se v rozmezí několika let přirozeně rozpadá, stabilizační funkci plně přejímá vegetační doprovod travní koberec, břehové porosty. Často bývá zapotřebí provádět dosadbu či úplnou rekonstrukci těchto břehových doprovodných porostů. Svou funkci mohou travní porosty plnit již od dvou měsíců od výsevu, to znamená především ochranu proti stékající vodě po svahu a následnému vzniku erozních rýh. Tuto funkci před jejich vyspěním přebírají kokosové či jutové sítě. Stabilizační geosyntetické sítě V 90. letech se tyto sítě staly součástí nově navrhovaných stabilizačních konstrukcí s využitím pro stabilizaci lesních cest, svahů, náspů i břehů říčních koryt a břehů nádrží. Jejich stabilizační schopnosti jsou umocňovány zejména na svazích a v břehových oblastech spolupůsobením kořenových systémů vhodných dřevin a travin. Velkým pozitivem těchto materiálů (prostorové geosítě a geomatrace) je jejich zapracování do svahu. Jelikož se budou nacházet uprostřed stabilizovaného břehu či svahu, nebudou na povrchu viditelné. Přesto svou

24 stabilizační funkci plní na jedničku, a to díky spolupůsobení kořenových systémů travních směsí a vhodných dřevin. Mezi další klady těchto prostorových geosítí patří: lehkost, trvanlivost, možná libovolnost nastavení velikosti mohou tvořit pásy, plochy, nepravidelné obrazce (využití při stabilizaci břehů jezírek či tůní), jednoduchost s jejich instalací do břehů a manipulace s jejich přípravou před prací (pod zodpovědným dozorem to zvládne i jen zaškolený laik). Beton (vodostavební), železobeton Pro budování objektů, včetně mnoha opevňovacích prvků je považován za jeden ze základních materiálů. Ačkoli se nejedná o prvotní materiál (směs kameniva, cementu, vody a jiných přísad) jeho důležitost mu zajistila místo v tomto rozdělení. Uplatnění najde při navrhování a užívání betonových opěrných pat (zapření a instalace prefabrikovaných prvků, např. vegetačních tvárnic), spojovacích a těsnících materiálů při instalaci prefabrikátů a je také základním materiálem pro budování opěrných zdí. Ostatní materiály V dnešní době jsou především stále častěji užívány plastové prvky jako například izolační folie nebo těsnící materiály (guma, filtrační tkaniny, aj.). (Šlezingr, 2010) Obrázek č. 12 Břeh stabilizovaný plastovou folií a vzrostlým porostem na řece Lužnici

25 4.2.2 Rozdělení dle konstrukčních prvků Druhým rozdělením břehových stabilizačních metod v současné době je dělení dle užití konstrukčních prvků: Technické způsoby stabilizace břehů V těchto způsobech jsou zahrnuty především technické (neživé) stabilizační prvky. Jsou využívány především tam, kde je zapotřebí důkladné dlouhodobé stabilizace břehů (intravilán měst, obcí, blízkost významných staveb, komunikací, apod.) tam, kde je potřeba kolmé nábřežní zdi (přístavní zdi, břehy toků v intravilánu, úzká průtočná místa i mimo intravilán, aj.). Tyto prvky také využijeme v místech velkých technických děl na tocích, jako jsou zavazovací křídla jezů, plavební komory, nátoky na elektrárnu, aj. nebo v místech se zvláště důležitou ochranou proti vlnění hladiny apod. Z těch nejužívanějších technických opevnění můžeme jmenovat například kamenné paty svahů, betonové či železobetonové opěrné zdi, kamenné pohozy a záhozy, opěrné zdi, betonem prolévané kamenné pohozy, konstrukce z prefabrikátů, dřevěné či ocelové pilotové stěny, kombinované konstrukce (kámen-beton, kámen-dřevo) a další. (Šlezingr, Úradníček, 2007) Obrázek č. 13 Zdařilá technická stabilizace, kamenný stupeň s přelivem na Klínovém potoce, dostupné z: -

26 Obrázek č. 14 Necitlivá technická úprava napřímením drobného vodního toku Dostupné z: ://hgf10.vsb.cz/546/ekologicke%20aspe kty/cviceni/cviceni_lenticky/ brehove_pososty_images/foto1.jpg Biotechnické stabilizační prvky Jedná se o nejužívanější typy břehového opevnění v současnosti. Velmi variabilní a rozsáhlá paleta možností jejich využití v různých částech naší krajiny (od stabilizace břehových oblastí toků a nádrží v městských aglomeracích až po stabilizování břehů v chráněných krajinných oblastech) je zajištěna kombinací technických (kámen, štěrk, dřevo) a biologických prvků (sazenice vhodných dřevin, vrbové řízky, rákosiny, travní směsi), což je v dnešní době velmi žádané. V současnosti se rozšiřuje také využívání geosyntetické stabilizační konstrukce za spolupůsobení kořenových systémů vhodných dřevin. Více se tomuto typu budeme věnovat v kapitole číslo 6. Charakteristickým rysem biotechnických stabilizačních konstrukcí je tedy spolupůsobení technických a biologických prvků. (Šlezingr, Úradníček, 2007) Biologické stabilizační prvky Biologické prvky jsou tvořeny vegetačním opevněním. Podle (Mareš, 1989) je nečastějším a nejrozšířenějším vegetačním opevněním travní porost. Jeho založení na svahu je možné několika způsoby osetí, drnování, osev nástřikem nebo pokládka travních koberců

27 Předpokladem pro úspěšnou stabilizaci travním porostem je vytvoření souvislého a odolného obkladu zemního svahu. Mareš dále uvádí, že na základě některých našich, ale i zahraničních pramenů, je takto stabilizovaný svah připraven odolávat po krátkou dobu i rychlostem až 4,0 m*s -1 a tečným napětím až 100 Pa. Doporučená nevymílací rychlost je Ʋ v = 2,0 m*s -1 a kritické tečné napětí Ʈ c = 80 Pa. Těchto vlastností dosahuje samozřejmě jen dostatečně vzrostlý a zapojený drn, tzn. zhruba měsíců od založení travního porostu. Po toto období je nutno svah ošetřovat emulzemi, fóliemi, humusováním. Osev je možný až po velkých jarních vodách. Nutnost doplňování porušených míst a omezená odolnost svahu jsou bohužel samozřejmostí. Dalším předpokladem pro správnou funkci travní pokládky je hladina průtoku Q180d až Q90d. Pod touto úrovní hladiny je odolnost porostu menší a stabilizační funkci směrem ke dnu musí přebrat jiný druh opevnění. Osetí se využívá především pro opevnění břehů koryt (zejména konvexních), berem, návodních i vzdušných svahů hrází apod. Semena se sejí ručně či mechanicky do dostatečně humózních svahů, v případě potřeby do navezené ornice. Sklon svahů by neměl být větší než 1:1,5 jednak kvůli stabilitě, jednak kvůli údržbě. (Raplík a kol, 1989)

28 5 BIOLOGICKÉ A BIOTECHNICKÉ STABILIZACE Níže uvedeme nejčastější biologické stabilizační prvky. Jejich využití je patřičné zejména při revitalizačních úpravách a na tocích s mírnějším sklonem, kde mohou bezproblémově plnit stabilizační funkci. Jak uváděl Mareš již v roce 1989, že travní porost je nejrozšířenějším biologickým stabilizačním prvkem, tak se o tom přesvědčujeme i dnes. Vždyť na travní porosty jsou prvotním materiálem pro vznik tzv. biotechnických stabilizačních opatření, kterým se budeme věnovat v další podkapitole. 5.1 Biologické stabilizační prvky Travní pokryv a jeho možnosti Zatravnění břehu vodního díla je považováno za biologické protierozní opatření podle ČSN Názvosloví protierozní ochrany půdy. Jedná se o nejjednodušší a nejběžnější způsob jeho ochrany. Dřevinná a bylinná skladba určuje estetické začlenění stabilizačních technických opatření do krajiny. V Lesnickém naučném slovníku (1994) najdeme definici zatravnění břehu: stav, při kterém je povrchová půdní vrstva hustě prokořeněna živými a odumřelými kořeny a ostatními orgány rostlin, je vytvořen travní drn. Jak uvádí Vítek, Hrabě (1983) in (Zlatuška, 2003) bohatý a zdravý travní porost zabraňuje erozi tím, že zpevňuje půdy svými kořeny, chrání půdní povrch listovou plochou, půdu obohacuje o organickou hmotu a humus, zachycuje dešťovou vodu na povrchu, odkud se jí značná část odpaří zpět do ovzduší a dobrý vegetační pokryv zpomaluje povrchový odtok vody. (Zlatuška, 2003) Travní pokládka svahu, jenž tvoří břeh toku, zpevňuje půdní povrch. Následně do značné míry zabraňuje vzniku eroze či jejímu rozvoji. Při návrhu vhodných travních směsí vycházíme z doporučení (Marhoun, 1981) in (Šlezingr, Úradníček, 2007). Podle něj by měla být splněna následující kritéria: - produkce dostatečného množství nadzemní hmoty v co nejkratším čase - trvalá produkce nadzemní hmoty v rámci dalšího vývoje travního koberce by neměla překročit 180 g/m2-28 -

29 - odolnost proti chorobám a škůdcům - odolnost proti klimatickým výkyvům běžných v našich zeměpisných šířkách - odolnost proti zatopení - schopnost vytvářet hustý kořenový systém soustředěný v podpovrchové půdní zóně - odolnost proti namáhání proudící vodou v říčním korytě (Šlezingr, Úradníček, 2007) Obrázek č. 15 Doporučené složení travních směsí dle Kutílka Převzato z: (Šlezingr, Úradníček, 2007) s.17 Drnování slouží k vytvoření souvislého opevnění rychleji než by se tohoto dosáhlo osetím. Drn se snímá ručně či mechanicky. Obnažená plocha vyžaduje následnou rekultivaci vhodnou travní směsí. Drny se kladou do souvislých ploch, popřípadě šachovitě či pásovitě. Drnové tabule se ke svahu připevňují tenkými 25 cm dlouhými dřevěnými kolíky. Ani zde by neměl sklon svahu překročit 1:1,5. Využívá se zřídkakdy, a to hlavně jen pro doplnění poškozeného travního porostu na břehu či pro vytvoření přechodu mezi nevegetačním opevněním a osetím

30 Travní koberec je vypěstovaná náhrada za drn. Na pásech pevných podložek (juta, plastická fólie, síťovina) je rozložena humózní vrstva o mocnosti 2-3 cm zajišťující počáteční oporu pro převoz a manipulaci s kořenovým systémem porostu. Na svahu koryta se tato podložka po čase samovolně rozpadá. Pěstuje se na pevných plochách, ke kterým nepřiroste a zhruba po 40 dnech je schopen svinutí, transportu na místo stabilizace a následnou pokládku. Těmto kobercům je vlastní alespoň částečná okamžitá schopnost odolávat zatížení. Osev nástřikem (hydroosev) využívá mechanizačních prostředků, technologií a různých příměsí zkvalitňujících travní porost. Na urovnanou pláň je hydromonitorem nastříkána kašovitá hmota obsahující organické látky (komposty, rašelina, organické kaly) spolu s kombinovanými hnojivy, osivem a bitumenézní látkou, kotvící hydroosev k povrchu půdy a chráníc ho v první fázi před účinky větru a srážkové vody. Nevýhodou je menší spolehlivost vzrůstu než u ostatních metod. (Raplík a kol, 1989) Vrbové porosty Druhým nejčastějším vegetačním stabilizačním prvkem jsou vrbové porosty. Důležitost těchto porostů vyniká především na nárazových konkávních březích říčních oblouků, naopak v konvexách jsou nežádoucí, neboť se zde ukládají nánosy. Tyto porosty se navrhují v místech, kde rychlost proudění neumožňuje použití travních porostů nebo travní porost doplňují, popřípadě oživují nevegetační opevnění. Mají dvakrát větší odolnost než traviny. Jejich užití se neuplatňuje v intravilánu a úzkých tocích ( z důvodu vysoké drsnosti). Vrbové porosty jsou zastoupeny následujícími možnými prvky a užitími: osázení vrbovými řízky, vrbový pokryv na klestové podložce, zápletový plůtek, haťové válce, haťoštěrkové válce, slezský typ haťoštěrkové stavby, moravský (bukovinský) typ haťoštěrkové stavby, povázkové rošty, vrbové rohože. (Mareš, 1989)

31 Obrázek č. 16 Pásmové členění břehové vegetace Převzato z: Šlezingr (2005) s Biotechnické stabilizační prvky Tento typ stabilizace je výborným kompromisem, který využívá vhodné vlastnosti biologických stabilizačních prvků (dřeviny, traviny, rákosiny) a technických částí (kámen, štěrk a dnes také geosyntetické materiály). Obrovskou výhodou tohoto druhu stabilizace je široká škála možností zpracování a mnoho různých kombinací použití stabilizačních prvků a postupů. I přes veškerou modernizaci a neustálé hledání nových metod zůstávají základem pro inspiraci a návrhy ozkoušené stabilizační konstrukce a metody z dob dřívějších. Příklad si můžeme vzít z osvědčených konstrukcí, jež byly prezentovány v roce 1930 profesorem Schoklitchem (viz několik schémat dále). (Šlezingr, 2010)

32 Obrázek č. 17 Biotechnická sanace břehové nátrže v oblasti bez možnosti přístupu těžké techniky s využitím pouze místních materiálů říčního štěrku, kamenů, vrbových kůlů a prýtů. Převzato ze Schoklitch (1930) in Šlezingr (2010). Obrázek č Kamenná rovnanina v kombinaci s haťoštěrkovým válcem a nepravidelně zaraženými, čerstvě nařezanými vrbovými kůly (předpokládáme zakořenění všech dřevních částí). Převzato ze Schoklitch (1930) in Šlezingr (2010)

33 Obrázek č. 19 Břeh toku opevněný pomocí technické stabilizace v patě svahu a biotechnické stabilizace v jeho vyšší části. Nasazená kamenná pata je jištěna gabionovým pásem. Břeh je oset vhodnou travní směsí a pokryt vrbovým klestem, který je protierozní ochranou, dokud nevzejde travní semeno. Klest je přitlačen k podkladu tenkými haťovými válci o průměru 15 cm protnutými dřevěnými kolíky délky 50 cm. (Steinwurf = kamenný zához, Spreutlage = ložené klestí) Převzato ze Schoklitch (1930) in Šlezingr (2010). Obrázek č. 20 Poměrně masivní biotechnická stabilizace tvořená pomocí hranice z kulatiny prosypané lomovým kamenem. Tento prvek je vhodné použít zejména při sanaci velkorozměrných břehových nátrží či namáhaných partií břehů. Převzato ze Schoklitch (1930) in Šlezingr (2010)

34 Jelikož vegetační opevnění plní svou funkci až po určité době, je zapotřebí v určitých případech, kdy nelze dopustit dočasné riziko porušení stability svahu, použít kombinaci vegetačního i nevegetačního opevnění (různé síťoviny, geotextilie, kamenný pohoz, popřípadě (zejména v intravilánu) lze využít také vegetační tvárnice, gabiony, oživené kamenné rovnaniny či stabilizační paty, aj.) Dle Šlezingra (2005) se jedná o nejužívanější stabilizační postupy v současnosti. Obzvláště jsou využívány drátokamenné matrace a koše, oživené kamenné stabilizační paty. Do módy také postupně přichází využití geosyntetických materiálů a jejich kombinace s kořenovými systémy mokřadních a břehových rostlin (bylin i dřevin), které tvoří doprovodné porosty a velmi dobře stabilizují svah. (Šlezingr,2005) Vegetační tvárnice (panely) navrhujeme zejména v intravilánu, v silně antropogenizovaných nebo průmyslových oblastech, v místech, kde mohou sloužit jako pochůzný prvek, apod. Ačkoli patří mezi biotechnické stabilizační prvky, je jejich užití mimo intravilán, tedy v lesních tratích či v místech s přirozeně vytvářeným korytem, zcela nevhodné. (Šlezingr,2005) Obrázek č. 21 Kladně provedená revitalizace meandrujícího Telečského potoka položeného výše v terénu, aby byl umožněn rozliv do okolních nivních luk při zvýšeném průtoku, je trochu poskvrněna použitím vegetačních tvárnic, jejichž použití zde není nejvhodnější. Převzato z:

35 6 GEOSYNTETICKÉ MATERIÁLY A ARMOVANÉ ZEMINY 6.1 Armované zeminy Možných příkladů aplikací armovaných zemních konstrukcí existuje v dnešní době velké množství a stále dochází k dalšímu rozšiřování, ale i k novým způsobům aplikace. V ČR nastala první aplikace spolu s výzkumy v druhé polovině 80. let. Od roku 1977 se konají konference o geotextiliích a jim podobných produktech v mezinárodním měřítku. V té době byly také zahájeny akce Eurotel a problematika aplikace geosyntetik získala své místo ve speciálních sekcích na konferencích mechaniky zemin a geotechnického inženýrství, konferencích přehradářů, environmentální geotechniky a numerických metod v geotechnice. Velký zájem na rozvoji mají také firmy produkující tyto geosyntetické materiály. (Vaníček a kol, 2002) V oblasti mechaniky zemin a zemních konstrukcí existují v zásadě dvě možnosti užití zemin. Buď ve své původní formě, nebo je možno ji nějakým způsobem upravit. Zemina má poměrně dobré vlastnosti při zatěžování tlakem. Avšak oproti betonu, dřevu či oceli má velmi malou, téměř nulovou, tahovou pevnost. Armování vyztužování zemin za využití výztuh o vysoké tahové pevnosti může zemní konstrukci dodat chybějící tahovou pevnost, a tak podstatně zlepšit její vlastnosti. (Vaníček, 2002) Vyztužování zemin geosyntetickými materiály se často dělí do dvou skupin. Mikrovyztužování cíleným promícháním zeminy s malými, obvykle nahodile výztužnými, elementy jako jsou například tenká kontinuální vlákna (Leflaive, 1985) či krátké výztuhy či malé výstřižky z geotextilií či neomříží (McGown a kol., 1985). Hmotnostní podíl mikrovýztužných elementů obvykle nepřesahuje 1%, ačkoli jich je potřeba velké množství, neboť vždy ovlivňují jen poměrně malý objem zeminy ve svém okolí. Princip mikrovyztužování je založen na mechanické interakci a pasivním odporu. Tato oblast je stále v rozvojové fázi, a u nás nebyla dosud aplikována

36 Makrovyztužování umístěním geosyntetických výrobků (pásky, tyče, klasické geotextilie, geomříže, geosítě, georohože, geobuňky a jiné geokompozity), výrobků rozměrově velkých v porovnání se zrny zeminy, dochází k ovlivnění velmi významného podílu objemu zeminy v porovnání s celkovým objemem zemní konstrukce. Z tohoto důvodu je potřeba pouze omezeného množství. Pro stabilizaci na měkkém podloží si vystačíme již od 1 či 2 pásů, naproti tomu pro rozsáhlé vyztužení zemních svahů či opěrné stěny je zapotřebí od 20 pásů výše. (Vaníček a kol, 2002) Pro přenos tahové síly výztuhou je zapotřebí tzv. kotevní délky výztuhy. Přenos namáhání výztuhou je přenášen na větší objem zemního tělesa díky interakci výztuhy a okolní zeminy. Dle Vaníčka (2002) je základní výhodou armovaných zemních konstrukcí fakt, že napomáhají ke zvýšení stability, únosnosti zemní konstrukce tím, že buď potenciální smyková plocha musí výztuhou procházet, anebo je smyková plocha nucena procházet mimo oblast vyztužení, což je kinematicky náročnější a přirozeně se tak zvýší stupeň stability. Druhou základní výhodou je snížení absolutních i nerovnoměrných deformací jednak pevností výztuhy, tak i zapojením větší části zemního tělesa do spolupůsobení na přenosu zatížení. (Vaníček a kol, 2002) 6.2 Geosyntetické materiály V roce 1967 Francouz J.P.Giroud jako první úspěšně zainteresoval geosyntetické výrobky mezi konstrukční prvky na inženýrské stavbě. Od té doby můžeme pozorovat, že největší využití geosyntetik je v dopravním stavitelství, avšak v poslední době nachází stále častěji zastoupení také ve vodním stavitelství, coby stabilizační materiál zajišťující filtrační funkci. Ostatní funkce zatím tak velké uplatnění nemají, za což zřejmě může špatná informovanost o těchto materiálech a jejich cenných vlastnostech. (Šlezingr, Úradníček, 2007) Předpokladem pro úspěšnou stabilizaci břehů těmito materiály je vhodný výběr geosítí. Z našeho trhu můžeme doporučit výrobky zejména od firmy Geosyntetika, s.r.o

37 Tato firma zprostředkovává výrobky od světových firem jako je firma HUESKER Synthetic GmbH. & Co. KG, zaměřená na všechny funkční typy geosyntetik (geotextilie, geomříže, bentonitové matrace, geokompozity) či firma COLBOND Geosynthetic soustředící se na drenážní a protierozní geosyntetika. (online z dne ) Obrázek č. 22 Ukázka uložení stabilizační prostorové geosítě ve svahu tvořícím břeh toku. Geosíť byla následně zasypána vrstvou zeminy a byl proveden výsev travního semene. Kořenový systém prorůstající geosítí spolupůsobí při stabilizaci břehu. Ve výřezu je typ použité geosítě. V oblasti hladiny je dobré břeh stabilizovat také ještě za přispění jiných stabilizačních prvků jako je např. dřevo či kámen. Místo travních směsí je možno použít také vrbové řízky. Převzato z Informačních materiálů Geosyntetika, s.r.o. in (Šlezingr, 2010) a online z dne Nespornou výhodou tohoto typu stabilizace je možnost plného zapracování do břehu, takže na povrchu svahu není vidět. Na upravený svah je přichycena k podloží kovovými trny, lépe pak dřevěnými kolíky. Následně je zasypána vrstvou zeminy o mocnosti cca 3 cm a oseta vhodnou travní směsí či vhodnými vrbovými řízky. Pro úplné dosažení stabilizačního účinku je zapotřebí spolupůsobení kořenového systému (travin, vrbových řízků) a geosítě. Kořenový systém, prorůstající geosítí, stabilizuje břeh víceméně ve vertikální rovině, oproti tomu geosíť stabilizuje svah spíše v rovině horizontální. Výše zmíněné závisí na sklonu svahu; pro břehy vodních toků navrhujeme sklon v upravovaných úsecích 1 : 2. (Šlezingr, 2010)

38 Níže se můžeme seznámit s mezinárodní normou Geosyntetika: termíny a definice. Dozvíme se zde o jednotlivých funkcích geosyntetických materiálů, jejich základním rozdělení a také jejich vlastnostech. Odvodňování shromažďování a odvádění podzemními vodiči jiných kapalin v rovině geotextilie nebo výrobku jí podobného Filtrace zadržování zeminy nebo jiných částic, které jsou vystaveny působení hydrodynamických sil a umožňují průtok kapalin geotextilií nebo přes ni Ochrana prevence nebo omezení místního poškození daného prvku nebo materiálu, použitím geotextilie nebo výrobku podobného Vyztužování využití vlastnosti napětí-přetvoření geotextilie nebo podobného výrobku pro zlepšení mechanických vlastností zeminy či jiných stavebních materiálů Oddělování zabránění smísení sousedních odlišných zemin nebo zásypových materiálů za využití geotextilie či jí podobného výrobku Ochrana proti povrchové erozi používání geotextilie či podobných výrobků pro prevenci nebo omezení pohybů zeminy nebo jiných částic (například na povrchu svahu) Izolace (těsnění) používání geosyntetika pro prevenci nebo omezení migrace kapalin Geosyntetika (GSY) všeobecný termín popisující výrobek, u kterého je minimálně jedna součást vyrobena ze syntetického nebo přírodního polymeru v podobě fólie, pásku nebo trojrozměrné struktury, používá se v kontaktu se zeminou anebo jinými materiály při využití v geotechnice a stavebním inženýrství Geotextilie (GTX) plošný, propustný, polymerní (syntetický nebo přírodní) textilní materiál, který může být netkaný, používaný v kontaktu se zeminou nebo jinými materiály při využití v geotechnice a stavebním inženýrství Výrobek podobný geotextilii (GTP) plošný, propustný, polymerní (syntetický či přírodní) materiál, který neodpovídá definici geotextilie Geomřížka (GGR) plošná polymerní konstrukce sestávající z pravidelné otevřené síťoviny z pevně spojených tahových prvků, které je možné spojovat vytlačováním, pojením nebo splétáním a jejíž otvory jsou větší než její součásti Geosíť (GNT) geosyntetika sestávající z rovnoběžných soustav žeber uložených přes sebe a pevně spojených obdobnými soustavami v různých úhlech

39 Georohož (GMA) trojrozměrná propustná konstrukce vyrobená z polymerních nekonečných vláken anebo jiných prvků (syntetických, přírodních), pojená mechanicky anebo tepelně či chemicky nebo jinak Geobuňka (GCE) trojrozměrná propustná polymerní (syntetická nebo přírodní) voštinová nebo podobná buněčná konstrukce, vyrobená ze vzájemně propojených proužků geosyntetik Geoproužek (GST) polymerní materiál ve formě proužku o šířce maximálně 200 mm, používaný v kontaktu se zeminou anebo jinými materiály při využití v geotechnice a stavebním inženýrství Georozpěrka (GSP) - trojrozměrná polymerní konstrukce určená pro vytváření vzduchového prostoru v zemině anebo jiných materiálech při využití v geotechnice a stavebním inženýrství Geosyntetická izolace (GBR) geosyntetický materiál s nízkou propustností používaný v geotechnice a stavebním inženýrství, jehož účelem je snížení nebo zadržování toku kapaliny stavbou Geokompozit (GCO) vyrobený, sdružený materiál, obsahující mezi svými složkami nejméně jeden geosyntetický výrobek (Norma ČSN EN ISO 10318, 2006) Typy geosyntetik Skupina stavebních hmot vyrobených z polymerů (termoplastické materiály). V posledních letech zaznamenávají velký rozvoj a nacházejí uplatnění ve všech oblastech stavebnictví (dopravní stavby, pozemní a podzemní stavby, skládky a vodní stavby). Na popud tohoto rozvoje vznikla organizace sdružující odborníky a výrobce pod hlavičkou Mezinárodní geosyntetické společnosti (IGS). Pro výrobu geosyntetických prvků je nejdůležitější mít materiál, který bude odolný vůči okolnímu prostředí za jakékoli situace, tím nikdy nepřestane plnit svou funkci. Tímto základním materiálem se stal polymer, výtvor minulého století, odolný vůči velkému množství chemických látek a biologickým ohrožením

40 Mezi nejpoužívanější polymery současnosti patří: Polypropylén (PP), Polyetylén (PE), Polyester (PET), Polyvinylalkohol (PVA), Aramid (AR) a další. Kromě těchto polymerických materiálů se také užívají materiály založené na přírodní bázi (juta, kokosová vlákna apod.) (Šlezingr a kol., 2007) Vysokou pevností se vyznačují PVA, PET, AR. Vysokou odolností proti organickým kyselinám vynikají především PE, PP, PVA. Z dalších materiálů můžeme jmenovat například polyvinyl chlorid (PVC) a polyamid (nylon) (PA). (Vaníček a kol, 2002) Pro výztužné účely se nejčastěji používají dle Vaníčka (2002): Geotextilie tkané získané klasickým tkaním na osnovu a útek Geotextilie pletené využívají speciální techniky pletení dodávající finálnímu výrobku vysokou pevnost a nízké protažení v podélném směru Geosítě a geomříže jsou tvořeny ukládáním vláken, příze nebo pásků přes sebe v předem dané vzdálenosti s následným spojením chemickým, teplotním či mechanickým procesem. Geobuňky základ je tvořen pásy o šířce 5-20 cm spojených pouze lokálně. Po protažení se vytvoří prostorová rohožka s vnitřními buňkami různých tvarů. (Vaníček a kol., 2002) Obrázek č Schematické rozdělení geosyntetických materiálů Převzato z: (Šlezingr, Úradníček, 2007) s

41 Na základě testování geosítí nejprve v podmínkách arboreta MZLU v Brně a poté i rekognoskačních plochách pod vedením doc. Šlezingra se jeví jako vhodné např. stabilizační prostorová geosíť: Enkamat 7220, Enkamat 7010, Enkamat S 55 nebo stabilizační prostorová geosíť Tensor Mat. (Šlezingr, 2010) Obrázek č. 24 (vlevo) - stabilizační prostorová geosíť Enkamat Tato geosíť se oproti ostatním výše zmíněným geosítím rozpadá nejrychleji na základě klimatických jevů a vlastního spolupůsobení zeminy. Je třeba předpokládat, že stabilizační funkci v rámci několika málo let zcela převezme kořenový systém. Z toho důvodu je tato geosíť vhodná do oblastí s maximálním použitím biologických stabilizačních prvků. (Šlezingr, 2010) Převzato z: dne Obrázek č. 25 (vpravo) - stabilizační prostorová geosíť Enkamat 7220 Převzato z: dne

42 6.2.2 Vlastnosti a funkce geosyntetik Na obrázku níže se můžeme seznámit se základními funkcemi geosyntetických materiálů. Obrázek č Obecné funkce geosyntetik Převzato z: (Šlezingr, Úradníček, 2007) s. 52 V následující tabulce jsou uvedeny jednotlivé vlastnosti geosyntetických výrobků, které mohou být významné při plnění výztužné funkce, avšak ne všechny musí být vždy důležité pro určitou aplikaci Bonaparte a kol. (1987) in (Vaníček a kol., 2002). Důležité je také vzít v potaz, že tyto výrobky často nemají jen výztužnou roli, nýbrž také filtrační, separační aj. V takovém případě je zapotřebí rozšíření požadovaných vlastností. Pro výztužnou funkci jsou z výše uvedených charakteristik nejdůležitější zejména tyto: tahová pevnost a přetvoření, smyková pevnost kontaktu výztuhy a zeminy, creepové vlastnosti výztužných materiálů, mechanická a chemická odolnost. (Vaníček a kol, 2002)

43 Obrázek č Vlastností geosyntetických materiálů Převzato z: (Vaníček a kol, 2002) s Využití a aplikace Protierozní a protiabrazní opatření z geosyntetik Vnější vlivy (voda, vítr) způsobují postupné přemisťování půdních částic, a tím dochází k postupnému narušování stávajícího stavu zemního tělesa. Tento jev je označován termínem eroze či abraze. Erozi způsobují dešťové srážky stékající po povrchu svahu, naproti tomu abraze je způsobována vlnami, které svou energií rozrušují

44 stabilitu přilehlých břehů. Tyto vlny nemusí být způsobovány jen větrem, nýbrž také lodní dopravou. Hlavním cílem geosyntetických materiálů je udržet částice zeminy na původním místě v břehu a tím zajistit jeho stabilitu. Nejjednodušším opatřením je rip-rap systém (kamenný zához) nebo jiný typ opevnění. K tomuto opevnění se nejlépe hodí geotextilie. S rozvojem geosyntetických materiálů se také vytváří nové systémy, u nichž lze aplikovat geomříže, jejichž průliny se pohybují v řádech milimetrů až centimetrů, což je vzhledem k velikosti půdních částic (µm) obrovský rozdíl v porovnání s geotextiliemi. Třetím a posledním typem je tzv. geomatrace (geosíť). Od předchozích dvou se liší svým prostorovým uspořádáním, které absorbuje energii vody a tím brání odplavování částic, neboť odpor těchto částic je oproti zbytkové energii podstatně vyšší. (Šlezingr, Úradníček, 2007) Armované svahy mohou být navrženy jak na klasických sklonech, tak i na podstatně strmějších, a to díky principu vyztužené zeminy. Výhodou je menší zábor pozemku, snížené množství násypového materiálu, snadná výstavba a využitelnost lokálních zemin. Oproti tomu se staví pouze cena výztuh a jejich zabudování. (Vaníček a kol, 2002) Pro stabilizaci břehů je leckdy výhodnější návrh zemní armatury za spolupůsobení kořenových systémů vhodných dřevin. Na základě zkušeností a praktického výběru (Úřadníček, Šlezingr, 2007) byly jako nejvhodnější stabilizační porosty pro spolupůsobení s geosítěmi vybrány druhy keřových vrb. Konkrétně se jedná o druhy: vrba nachová (Salix purpurea), vrba poříční (Salix fluviatilis), vrba trojmužná (Salix triandra) a vrba popelavá (Salix cinerea). Možné je i použití jiných keřových vrb, či dokonce výše ve svahu jiných keřových dřevin, jako např. svída krvavá (Swida sanguinea). (Šlezingr, 2010)

45 Obrázek č. 28 Aplikace a osazení geosítě do břehu. V tomto případě se jedná o stabilizaci celého svahu. Geosíť je přichycena k podloží a následně bude zasypána zeminou a oseta travní směsí či směskou keřových vrb. Převzato z: erosion_ protection_mat/35 dne Obrázek č. 29 Úspěšná stabilizace armované zemní konstrukce a kořenových systémů travin Převzato z: erosion_ protection_mat/35 dne