Vodohospodářské stavby BS001 Vodní toky a jejich úprava Hrazení bystřin

Transkript

1 CZ.1.07/2.2.00/ Posílení kvality bakalářského studijního programu Stavební Inženýrství Vodohospodářské stavby BS001 Vodní toky a jejich úprava Hrazení bystřin

2 Harmonogram přednášek 1. Úvod a základní informace o předmětu, úvod do vodního hospodářství ČR 2. Vodní nádrže, přehrady a využití vodní energie 3. Jezy, odběry vody z vodních toků, vodní cesty a plavba 4. Vodní toky a jejich úprava, hrazení bystřin 5. Základní pojmy a vztahy hydrauliky 6. Základní pojmy a vztahy hydrauliky 7. Základní pojmy a vztahy hydrauliky 8. Hydrologie, koloběh vody v přírodě, hydrologie nádrží 9. Rybníky a účelové nádrže, ochrana před velkými vodami, ochranné hráze 10. Závlahy, odvodnění, ochrana a organizace povodí 11. Inženýrské sítě 12. Zásobování pitnou vodou, úprava a doprava vody, balneotechnika 13. Stokování a čištění odpadních vod

3 Srážkoodtokový proces na povodí Klimatičtí činitelé Srážka Vlhkost Výpar Teplota Vítr Tlak Geografičtí činitelé Plocha povodí Velikost povodí Nadmořská výška Reliéf Říční síť Hydrogeologické poměry Vegetační pokryv

4 Klasifikace průtoků v tocích Z naměřených dat denních průtoků získáme chronologické řady Jejich zpracováním statistickými metodami získáme: Dlouhodobý průměrný průtok Qa Extrémní průtoky N leté (povodňové) Q N 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, Průtok, který se v průměru vyskytne jednou za N let M denní (běžné) Qm 365 denní až 1 letý Průtok, který je dosažen nebo překročen po m dní v roce

5 Vývoj toků - horní tok

6 Vývoj toků - horní tok suťový kužel

7 Hrazení bystřin Malý tok velmi často pouze občasný s velmi rozkolísaným průtokem Denudace dna (odnos) velmi výrazná dno se zahlubuje a sesypávají se svahy břehů Sanační činnosti: snížení přítoku lesnicko-technická opatření snížení sklonu přehrážky, stupně, balvanité skluzy opevnění dna prahy

8 Hrazení bystřin

9 Hrazení bystřin změna podélného sklonu přehrážky

10 Hrazení bystřin změna podélného sklonu

11 Hrazení bystřin změna podélného sklonu Systém společnosti Geobrugg

12 Hrazení bystřin změna podélného sklonu Systém společnosti Geobrugg

13

14 Hrazení bystřin - stupně

15 Hrazení bystřin stupně

16 Hrazení bystřin balvanitý skluz

17 Hrazení bystřin opevnění dna - prahy

18 Vývoj toků střední tok

19 Vývoj toků dolní tok

20 Vývoj toků dolní tok - Dyje

21 Vývoj toku Enns / Rakousko

22 Vývoj toků spádová křivka - exponenciála dolní tok ukládání sedimentů střední tok boční eroze - transport horní tok dnová eroze Účinkem proudící vody dochází ke vzniku přirozených korytotvorných procesů a chodu sedimentů

23 Základní parametry koryt vodních toků Základní geometrické parametry koryta a trasy vodního toku: - šířka hladiny při korytovém průtoku, - průměrná a maximální hloubka koryta, - poměr šířky říční nivy a šířky vlastního koryta, - šířka meandrujícího pásu, - rozvolněnost trasy tj. poměr délky osy koryta a délky údolnice, - sklon dna koryta.

24 Přirozená trasa koryta vodního toku Přímý úsek koryta v podstatě výhradně v případech vedení trasy koryta v úzkém přímém údolí. Vlnící se trasa koryta (meandrování) v různé míře se vyskytuje u aluviálních toků koryto je vedeno v sedimentačních náplavách. Charakteristiky konkávní a konvexní břeh

25 Úpravy vodních toků Technické zásahy do přirozeného charakteru vodních toků Ochrana území před účinky povodňových průtoků odstranění záplav Ochrana před vymíláním koryta a odnosem půdy - stabilizace koryta Směrová stabilizace toku a odstranění břehových nátrží Úprava hloubky vody v korytě Zajištění splavnosti toků - umožnění plavby Využití vodní energie Zajištění potřeb obecného využívání toku (odběry vody, rekreace, ) Zajištění speciálních požadavků v souvislosti s rozvojem sídelních celků (výstavba komunikací, rozšíření zástavby, přemostění, apod.)

26 Základní přístupy k řešení úprav toků Ponechání základních parametrů koryta technické zásahy pouze do vybraných míst (stabilizace břehové nátrže ). Ponechání stávající trasy koryta úprava rozměrů, velikosti i charakteru příčného profilu v převážné délce úpravy toku. Nahrazení stávající trasy koryta zcela novou trasou koryta soustavná úprava Vytvoření zcela nového koryta (náhon, odlehčovací kanál pro převádění povodňových průtoků,..

27 Opevnění záhozy Stabilizace břehové nátrže

28 Úprava rozměrů a tvaru příčného řezu koryta synoptický řez

29 Úpravy vodních toků soustavná úprava

30 Úpravy vodních toků Vltava u Mělníka

31 Úpravy vodních toků Morava u Uher. Hradiště

32 Úpravy vodních toků Labe u Kolína

33 Klady úprav toků soustavné úpravy toku Zvýšení míry protipovodňové ochrany okolního území Úprava vodního režimu v údolní nivě tak, aby vyhovoval způsobu zemědělského využívání půdy Směrová stabilizace toku, zamezení projevům erozního účinku vody na okolní pozemky a ohrožování stability staveb a objektů v blízkostí břehů Řešení hygienických a estetických závad na toku i v údolní nivě

34 Zápory úprav toků soustavné úpravy toku Zhoršení ekologického stavu toku. Zrychlení průchodu povodňových vln, snížení nebo vyloučení přirozené retence vody v říční nivě. Zásah do morfologické rovnováhy vodních toků, ovlivnění chodu splavenin. Esteticky negativní dojem z pravidelného charakteru toku Snížení rozmanitosti stanovištních podmínek pro živočišné a rostlinné organizmy (peřeje, tůně) snížení počtu vyskytujících se druhů

35 Zásady vedení trasy Délky přímých úseků - L=(2-4) B B= šířka koryta, L= délka přímého toku Nejmenší přípustný poloměr oblouku v hladině návrhového průtoku: a) Pro jednoduchý kružnicový oblouk r min =6B, b) Pro přechodnicový oblouk nebo složený kružnicový r min = 4B

36 Zásady vedení trasy

37 Zásady vedení trasy

38 Zásady návrhu příčného profilu Qn Návrhový průtok N leté (povodňové) Q N 1 až 100, 200, 500, 1000, 2000, Průtok, který se v průměru vyskytne jednou za N let

39 Zásady návrhu příčného profilu Qn Návrhový průtok

40 Zásady návrhu příčného profilu - extravilán

41 Zásady návrhu příčného profilu - intravilán

42 Zásady návrhu příčného profilu - intravilán

43 Technické přístupy stabilizace: Vegetační opevnění Nevegetační opevnění Kombinované opevnění použití vegetačního a nevegetačního materiálu Nevymílací rychlost Porovnáváme limitní spočítanou hodnotu nevymílací rychlosti vv, při níž je zrno dané velikosti při aktuální hloubce schopno ještě zůstat v klidu, se skutečnou rychlostí vs, která odpovídá proudění pro posuzovaný průtok. Stabilizace příčného profilu - opevnění svahů Opevňované části profilů: Opevnění dna koryta a berem Opevnění břehových svahů Opevnění paty břehových svahů

44 Vegetační opevnění travní porosty 1. Porost s nezapojeným kořenovým systémem a místním výskytem lokálních poruch 2. Porost s málo zapojeným kořenovým systémem velmi sestříhaný 3. Porost po období vegetačního klidu 4. Porost s vyvinutým kořenovým systémem, dobře zapojený, krátce sestříhaný 5. Porost dobře zapojený s vyvinutým kořenovým systémem s výskytem lokálních poruch 6. Porost dobře zapojený s vyvinutým kořenovým systémem, vzrostlý

45 Vegetační opevnění

46 Vegetační opevnění

47 Opevnění záhozy pružné komb. opevnění

48 Opevnění záhozy pružné opevnění

49 Opevnění záhozy pružné opevnění - sanace Koncentrační stavba Sanace nátrže

50 Opevnění záhozy pružné opevnění koncentrační stavby

51 Koncentrační stavby stabilizace, trasování

52 Koncentrační stavby zúžení toku

53 Nevegetační opevnění - dlažba Používají se 4 druhy dlažeb: Dlažba na sucho, jejímž podkladem je nejméně 10 cm silná podsypná vrstva, spáry jsou vyplněny hrubým pískem. Používají se pro opevnění břehů v běžných tratích. Dlažba se zalitím spár cementovou maltou (popř. asfaltem) se používá při větších rychlostech vody hlavně v městských tratích. Dlažba na cementovou maltu s vyspárováním, u níž se kameny kladou do odvodněné vrstvy malty. Používají se v exponovaných úsecích v blízkosti objektů, kde by vlivem porušení dlažby mohlo dojít k porušení některé části objektu. Dlažba do betonového lože, u níž se kámen klade do odvodněné vrstvy čerstvého betonu. Najdeme ji v místech s mimořádně velkými rychlostmi vody a při velmi velkém ohrožení dna nebo břehů. Betonové dlažby Tento druh opevnění se provádí tam, kde není dostatek lomového kamene a kde to dovolují místní podmínky. Kladou se buď z tvárnic, nebo se betonují přímo na svahu. Mají na svahu tvořit jednolitý celek.

54 Nevegetační opevnění - dlažba

55 Opevnění paty svahu

56 Odolnost opevnění Druh opevnění v s [m.s -1 ] při hloubce [m] 1,0 3,0 1. Vrbová opevnění - pokryv, plůtek, válce 2,6 3,3 2. Kamenné dlažby na cementovou maltu spárované, tl. 30cm 6,0 7,0 3. Betonové dlažby na svahu s dilat. spárami 5,5 6,5 4. Betonové dlažby spárované cem., malt. nebo asfaltem, tl. 20cm 6,0 7,0 5. Drátokamenné matrace, tl. 30cm 5,0 6,0 6. Betonové zdivo s min. pevností 100 kg.cm -2 12,0 14,0 7. Trávobetonové tvárnice, typ IZT 170/10 3,5 4,0

57 Opevnění paty a části svahu

58 Opevnění paty svahu, opěrná zeď

59 Opevnění svahů po několika letech

60 Opevnění po několika letech

61 Opěrné zdi, dnová dlažba - intravilán

62 Drátokamenné opevnění - intravilán

63 Složený příčný profil

64 Umělé kanály - Čína

65 Umělé kanály Kachhi kanál / Pakistán

66 Revitalizace vodních toků Komplexní řešení spočívající v nahrazení upraveného napřímeného kapacitního koryta novým s parametry blízkými přirozenému: Pozvolná renaturace postupný vývoj toku po jeho dříve provedené úpravě Renaturace povodněmi deformace koryta a doprovodného pásu Revitalizace umělý zásah Hlavní cíle revitalizací Zvýšení proměnlivosti charakteru proudění v podélném směru i v rámci jednotlivých příčných profilů Zvýšení biologicky aktivního povrchu koryta Zvýšení retence vody v korytě Zpomalení doby dotoku v korytě Zvýšení zásob nivní vody Vytvoření prostředí pro další druhy živočichů Zlepšení migrační prostupnosti koryta Zlepšení krajinotvorné funkce toku Všechny cíle nelze zpravidla splnit se stejným efektem - hledání hlavních priorit