OBSAH: SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK

Transkript

1 OBSAH: 1 Úvod Cíle studie Popis zájmové oblasti Datové podklady Topografická data Hydrologická data Matematický model Použitý software D matematický model Úhlava UHL Popis Zatěžovací stavy Využití modelu Výstupy Záplavové území Aktivní zóny záplavového území AZZU Definice AZZU Výběr z platné metodiky pro stanovení AZZU Stanovení AZZU Podélný profil Změny v oblasti MVE Hradiště Závěr Seznam příloh studie SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Upravený DMT v zájmové oblasti... 3 Obr. 2 Rozsah modelu UHL bathymetrie a ukázka detailu trojúhelníkové sítě modelu... 5 Obr. 3 Křivka definice nebezpečné části záplavového území podle Finka a Bewicka... 8 Obr. 4 Záplavové čáry a aktivní zóna vykreslená nad ortofoto snímkem - náhoh... 9 Obr. 4 Záplavové čáry a aktivní zóna vykreslená nad ortofoto snímkem detail u MVE... 9 SEZNAM TABULEK Tab. 1 N-leté průtoky ČHMÚ... 3 Tab. 2 Zatěžovací stavy pro 2D model Úhlava horní okrajové podmínky... 6 Tab. 3 Zatěžovací stavy pro 2D model Úhlava dolní okrajové podmínky... 6 Technická zpráva příloha A.1 strana 1

2 1 ÚVOD Studie Povodňový model Plzeň DÍLČÍ AKTUALIZACE 2014 dále jen studie byla zpracována na základě požadavku na přehodnocení záplavového území a aktivní zóny záplavového území v oblasti nově vybudované malé vodní elektrárny v obci Hradiště. Objednatelem studie byl vlastník malé vodní elektrárny (MVE) Hradiště, společnost RenoEnergie a.s. na základě dohody s Povodím Vltavy s.p. závod Berounka. 1.1 CÍLE STUDIE Předmětem studie jsou především následující práce: tvorba DMT koryt z geodetických podkladů, úprava 2D modelu zájmové oblasti a simulace zatěžovacích stavů, zpracování záplavových území včetně aktivních zón v zájmovém území. 1.2 POPIS ZÁJMOVÉ OBLASTI Zájmovou oblastí studie je řeka Úhlava, její náhon a přilehlé záplavové území v oblasti obce Hradiště. Řeka Úhlava (č.h.p ) pramení na svahu vrchu Pancíř ve výšce 1110 m n.m. a ústí zprava do Radbuzy v Plzni v nadmořské výšce 303 m n.m. Celková délka toku je 108,5 km 2, plocha povodí 919 km 2 a průměrný průtok u soutoku 5,7 m 3 /s. Úhlava je vodohospodářsky významný tok, nachází se na ní vodní nádrž Nýrsko. 2 DATOVÉ PODKLADY Základními datovými podklady pro potřeby studie jsou topografická data, mapové podklady a hydrologická data. Tato data byla shodná s daty pro projekt Povodňový model Plzeň aktualizace 2010 a pro výpočty prováděné v rámci projektu Tvorba map povodňového nebezpečí a povodňových rizik v povodí Vltavy 2.1 TOPOGRAFICKÁ DATA Hlavními topografickými daty pro studii byl digitální model terénu (DMT). Základem pro aktualizovaný DMT byla data poskytnutá zadavatelem studie. Jednalo se o zaměření MVE Hradiště, náhonu a okolního terénu. Technická zpráva příloha A.1 strana 2

3 Obr. 1 Upravený DMT v zájmové oblasti Mapové podklady Rastrový ZABAGED tento mapový podklad byl využit pro tisky výstupů záplavových čar v měřítku 1: Zpracovatel měl k dispozici ZABAGED aktualizovaný k roku HYDROLOGICKÁ DATA Hlavními hydrologickými daty pro studii jsou údaje o N-letých vodách ve vybraných profilech. Profil staničení ř.km N-leté průtoky v m 3 /s Q 1 Q 2 Q 5 Q 10 Q 20 Q 50 Q 100 Úhlava - Štěnovice Úslava - Koterov Berounka - Bílá Hora Mže - VD Hracholusky Radbuza - České Údolí Mže - nad Radbuzou Mže - nad Vejprnickým potokem Radbuza - nad Mží Berounka - pod Úslavou Vejprnický potok Tab. 1 N-leté průtoky ČHMÚ Technická zpráva příloha A.1 strana 3

4 3 MATEMATICKÝ MODEL V rámci této studie byl využit model Úhlavy (UHL). Jedná se o 2D matematický model, který popisuje úsek Úhlavy od Štěnovic až nad soutok s Radbuzou. 3.1 POUŽITÝ SOFTWARE Pro výpočty hydraulických charakteristik proudění byl použit software MIKE 21FM ver vyvinutý DHI Water & Environment & Health, Hørsholm (Dánsko). Mike 21FM Pro simulaci proudění byl použit dvourozměrný matematický model proudění v otevřeném korytě s inundačním územím MIKE 21 FM (verze 2012). Tento model je založen na řešení Navier-Stokesových diferenciálních rovnic (rovnice kontinuity a 2 pohybové rovnice v horizontální rovině) metodou konečných objemů v jednotlivých elementech půdorysné výpočetní sítě. Model MIKE 21 FM pracuje v nepravidelné výpočetní síti; tzn. jeho výpočetní síť lze, na rozdíl od pravoúhlých (obdélníkových) sítí, přizpůsobit tvaru území a tak omezit počet výpočetních bodů. Nepravidelná síť dále umožňuje zahuštění a zmenšení výpočetních elementů (tj. zvýšit podrobnost popisu zájmového území) v oblastech, kde je třeba podrobněji modelovat reliéf terénu (např. objekty na toku), resp. v oblastech, kde požadujeme velmi detailní znalost výsledků. Výstupem modelu MIKE 21 FM jsou primárně tyto charakteristiky proudění: hodnoty úrovní hladiny vody, směry a velikosti vektorů rychlostí v horizontální rovině ve všech výpočetních elementech zájmové oblasti a pro všechny počítané časové kroky. 2D model tak dává reálnou představu o zakřivené ploše hladiny v celém zájmovém území (např. při ustáleném proudění je hladina v neprotékaném inundačním území výše než v korytě) i o rozdělení rychlostí v celé oblasti D MATEMATICKÝ MODEL ÚHLAVA UHL Tento model využívá technologii MIKE 21 FM, tedy proměnné trojúhelníkové sítě. V zájmové oblasti byla nejprve vytvořena trojúhelníková výpočetní síť s různou hustotou a s ohledem na směrové vedení koryta, přítomnost objektů a na charakter inundačního území. Technická zpráva příloha A.1 strana 4

5 Obr. 2 Rozsah modelu UHL bathymetrie a ukázka detailu trojúhelníkové sítě modelu POPIS Promítnutím vytvořené výpočetní sítě na DMT byl získán geometrický model terénu ve výpočetní síti modelu MIKE 21 FM (tzv. batymetrie ). Velikost výpočetních elementů (vzdálenost mezi elementy) je proměnlivá v rozsahu cca 1-25 m. V říčním korytě, v oblastech objektů (mostů) a v území husté zástavby je výpočetní síť hustší, v okrajových oblastech záplavového území je výpočetní síť řidší. Pro potřeby studie je míra schematizace zájmového území dostatečně jemná pro podrobný popis prostorových jevů proudění v oblasti. Domy a bloky domů jsou z výpočetní sítě vyňaty (v matematickém modelu jsou tedy obtékány ); ploty a jiné překážky podobného charakteru byly simulovány pruhy zvýšené drsnosti. Na obrázku Obr.2 je znázorněn rozsah 2D modelu UHL. Jedná se o barevné schéma DMT řešeného území, který vstupuje do výpočtu a který definuje maximální možný rozsah záplavy řešitelný tímto modelem. Zájmové území modelu je vymezeno profily: Horní okrajové podmínky: o Úhlava Štěnovice Dolní okrajová podmínka: o Úhlava lávka Hradiště Technická zpráva příloha A.1 strana 5

6 Zájmové území je popsáno trojúhelníkovými elementy ZATĚŽOVACÍ STAVY Na 2D modelu UHL byly provedeny výpočty ustálených zatěžovacích stavů pro Q5, Q20, Q100. Hodnoty průtoků pro horní krajové podmínky a vodních stavů pro dolní okrajovou podmínku jsou vyčísleny v níže uvedených tabulkách Tab. 24 až Tab. 25. Tab. 2 Zatěžovací stavy pro 2D model Úhlava horní okrajové podmínky Tab. 3 Zatěžovací stavy pro 2D model Úhlava dolní okrajové podmínky VYUŽITÍ MODELU Matematický model Úhlava byl využit pro stanovení záplavového území v dané oblasti a stanovení aktivní zóny záplavového území 4 VÝSTUPY V rámci zadání této studie byly definovány požadavky na tyto typy výstupů: záplavové území, aktivní zóny záplavového území AZZU, psaný podélný profil, technická zpráva. 4.1 ZÁPLAVOVÉ ÚZEMÍ Záplavová území byla vygenerována z výsledků 2D matematického modelu a to protnutím napočítaných úrovní hladin a digitálního modelu terénu. Pro generaci záplavových čar byl využit nástroj Flood Tool Box, vyvinutý v DHI. Záplavové čáry byly vytvořeny pro všechny počítané zatěžovací stavy. Záplavové čáry pro Q 5, Q 20 a Q 100 byly vytištěny v měřítku 1: na podkladové mapě ZABAGED. Pro zjednodušení orientace a správné interpretace poměrně složitých a na mnoha místech nepřehledných záplavových čar a ostrovů v záplavovém území byly v tištěné podobě záplavové čáry opatřeny krátkým šrafováním na straně vody. Technická zpráva příloha A.1 strana 6

7 4.2 AKTIVNÍ ZÓNY ZÁPLAVOVÉHO ÚZEMÍ AZZU DEFINICE AZZU Aktivní zónu záplavového území (dále jen AZZU ) definuje Vyhláška Ministerstva životního prostředí č. 236/2002 Sb., O způsobu a rozsahu zpracování návrhu a stanovování záplavových území jako část záplavového území, které provádí rozhodující část povodňových průtoku, a tak bezprostředně ohrožuje život, zdraví a majetek lidí Aktivní zóna se podle této vyhlášky stanovuje pro ustálený průtok odpovídající Q 100. Stanovení AZZU se tedy stává velmi účinným preventivním nástrojem pro snížení povodňových škod. Zbývající část záplavového území mimo aktivní zónu, se nepodílí výraznou měrou na přímém provádění povodňových průtoků, ale při vyšších povodňových stavech je povodní zasažena. Pro tuto oblast vodní zákon neukládá žádná omezení, ale vodoprávní úřad může stanovit omezující podmínky pro její využívání a rozvoj VÝBĚR Z PLATNÉ METODIKY PRO STANOVENÍ AZZU Definice primárních území, které se automaticky stávají součástí AZZU Metodika vychází ze základních zákonitostí proudění vody v otevřených korytech za podmínek ustáleného nerovnoměrného proudění a ze základních pravidel řešení ochrany před povodněmi. Je relativně obtížné definovat rozsah oblasti AZZU bez předchozího výpočtu a detailní znalosti hydraulických podmínek řešené oblasti, avšak je možné definovat několik pravidel, která jsou platná obecně: primární aktivní zónou záplavového území je vždy vlastní koryto hlavního toku v šířce definované břehovými hranami (nejedná se o definici koryta ve smyslu zákona o vodách), všechny vedlejší paralelní permanentní vodoteče, derivační, či jiné kanály a zaústění přítoků hlavního toku jsou vždy definované jako primární AZZU v šířce určené břehovými hranami, v případě, že se jedná o tok ohrázovaný příbřežními hrázemi chránícími před povodněmi dimenzovanými na Q 100, jsou tyto hráze současně hranicí AZZU, linie existujícího průběžného mobilního hrazení podél toku s kapacitou na Q 100 tvoří hranici AZZU. Ve všech ostatních případech, jako jsou neohrázované toky, toky s odsazenými podélnými hrázemi a toky s přilehlými podélnými hrázemi dimenzovanými na menší průtoky než Q 100, je pro stanovení konečné hranice AZZU zapotřebí dalšího posouzení. Stanovení rozšířené AZZU detailní 2D studií Vhodnost použitého postupu: vhodný pouze v odůvodněných případech v území s patřičným významem, v oblastech, kde 2D matematický model již existuje, nebo bude vytvořen pro jiné účely a studie, ve sporných případech vyžadující detailní studii. Způsob výpočtu: AZZÚ řešeno dvojrozměrným (2D) matematickým modelem Vymezení aktivní zóny: Technická zpráva příloha A.1 strana 7

8 Za aktivní zónu, jež při povodni odvádí rozhodující část celkového průtoku a tak bezprostředně ohrožuje životy, zdraví a majetek lidí, se stanoví území definované kombinací: přístupu stanovení území provádějící podstatnou část průtoků na základě prostorového rozdělení měrných průtoků a definice soustředěných proudnic v inundačním území, v závislosti na součinu hloubky a rychlosti vody při stoletém průtoku podle grafu pro stanovení rozšířené AZZU podle parametrů proudění. Obr. 3 Křivka definice nebezpečné části záplavového území podle Finka a Bewicka STANOVENÍ AZZU Pro stanovení AZZU v oblastech detailních 2D matematických modelů byla provedena analýza výsledků měrných průtoků, hloubek a rychlostí nástroji v prohlížečce výsledků MIKE View 21. Území, které provádí rozhodující část povodňových průtoků bylo stanoveno jako území, které převede cca 80% Q 100 na základě rozdělení měrných průtoků po příčném profilu, od kterého jsou odečtena ta území, kde je minimální hloubka menší než 30 cm a zároveň svislicová rychlost proudění menší než 0,5 m/s. K takto stanovenému rozsahu primární zóny AZZU byly přidány oblasti záplavového území, které byly identifikovány jako oblasti nebezpečné podle křivky definice nebezpečné části záplavového území uvedené v obrázku 3. Na základě těchto podkladů byla definována výsledná hranice AZZU a vynesena do mapových podkladů ZABAGED společně se záplavovou čárou pro Q 100 a vytištěna v měřítku 1: jako příloha B PODÉLNÝ PROFIL Podélný profil řeky Úhlavy byl zpracován jako psaný podélný profil v přehledné tabulkové podobě. Psaný podélný profil tvoří přílohu A ZMĚNY V OBLASTI MVE HRADIŠTĚ Rozsah záplavového území v oblasti MVE Hradiště a nově zrekonstruovaného náhonu se oproti původnímu stavu změnil tak, že jak záplavové čáry, tak i hranice AZZU kopírují pravý břeh náhonu až pod strojovnu MVE. Pod strojovnou, resp. pod výtokem z MVE dochází Technická zpráva příloha A.1 strana 8

9 k vybřežování do pravého inundačního území, aktivní zóna víceméně sleduje dále po toku náhon. Z následujících obrázků je patrná změna rozsahu záplavového území a aktivní zóny, kdy žlutou barvou je vykreslena AZZU, červená je Q 100, zelená Q 20 a modrá Q 5. Obr. 4 Záplavové čáry a aktivní zóna vykreslená nad ortofoto snímkem - náhoh Obr. 5 Záplavové čáry a aktivní zóna vykreslená nad ortofoto snímkem detail u MVE Technická zpráva příloha A.1 strana 9

10 5 ZÁVĚR V rámci projektu byl aktualizován digitální model terénu ze zadavatelem dodaného zaměření. Na matematickém modelu pro řeku Úhlavu byly nově stanoveny průběhy hladin pro zatěžovací stavy pro průtoky Q 5, Q 20, Q 100. Dále byla stanovena záplavová území, tedy vykresleny záplavové čáry pro všechny požadované zatěžovací průtoky. Byla stanovena aktivní zóna záplavového území (AZZU). Byly připraveny podklady pro vyhlášení nového rozsahu záplavových území a AZZU. V Praze dne Ing. Marcela Svobodová Technická zpráva příloha A.1 strana 10

11 6 SEZNAM PŘÍLOH STUDIE A Zprávy A.1 Technická zpráva A.2 Psaný podélný profil B Situace B.1 Situace se záplavovými čarami Q 100, Q 20 a Q 5 měř: 1:10 000, podklad: Zabaged B.2 Situace se záplavovou čarou Q 100 a AZZU měř: 1:10 000, podklad: Zabaged Technická zpráva příloha A.1 strana 11