enýrství Úpravy toků,, vznik a vývoj výmolů, preventivní opatřen ení 141RIN 1

Transkript

1 Říční inženýrstv enýrství Úpravy toků,, vznik a vývoj výmolů, preventivní opatřen ení 141RIN 1

2 Opevnění koryt Z ekologického, ale i ekonomického hlediska rovněž uvažujeme s větší mírou odolnosti břehů než je tomu v případě dna. Proto při návrhu opatření volíme rozdílné stupně jejich bezpečnosti, v praxi to znamená různé hodnoty návrhových průtoků. Návrhový průtok pro odolnost dna Q 1 -Q 5 Návrhový průtok pro odolnost svahů břehu a berem pro neopevněný ný břeh b a bermu pro opevněný ný břeh b a bermu Návrhový průtok pro odolnost ochranných hrází Q 5 -Q 20 Q 20 -Q 100 Q 100 aža Q RIN 2

3 Ekonomicky efektivní návrh opevnění (příklad pohozů) Celkové očekávané náklady Oblast efektivního návrhu Cena Pořizovací náklady Náklady na opravy??? Návrhový průtok (doba opakování N) Velikost zrn pohozů Celkové náklady na opravy za dobu životnosti hydrologie toku 141RIN 3

4 Ekonomicky efektivní návrh opevnění (pohozy) Q N > Q N Náklady na opravy Aktuální účetní hodnota kce Náklady na opravy Předpokládaná životnost kce [roky] 141RIN 4

5 Opevnění koryt Menší odolnost dna plyne z požadavku umožnění přirozeného přetváření dna, které odpovídá režimu toku. Přirozeně se vytvářejí úseky brodů a tůní, dochází k přirozenému vytřídění velikosti částic a vzniku přirozené dlažby armouring. 141RIN 5

6 Opevnění přirozená dlažba dna rozsah eroze dna krycí vrstva krytá vrstva 141RIN 6

7 Opevnění koryt Břehy koryt se opevňují (pokud se opevňují) s ohledem na možnost vzniku nátrží, podemílání břehů a jejich devastace, což vede k ohrožování okolních pozemků i stability stavebních objektů. Opevnění břehů představuje z pohledu správce toku vloženou investici, kterou je třeba ochránit s vyšší mírou spolehlivosti. 141RIN 7

8 Opevnění koryt funkce zajistit stabilitu a odolnost vůčv ůči účinkům m proudící vody v korytě účinkům m vlnění vody, způsobeným větrem, v plavidly nebo výtokem z objektů porušen ení svahu, jehož sklon neodpovídá mechanickým vlastnostem zeminy porušen ení svahu s vytékaj kající nebo stékaj kající vodou (srážky, vracející se inundovaná voda) účinkům m chodu splavenin, ledu, jiných plovoucích ch předmětů účinkům m chemického ho působenp sobení vody (zejména znečištěné) účinkům m poddolování apod. 141RIN 8

9 Opevnění koryt způsoby namáhání 141RIN 9

10 Volbu opevnění podmiňuje způsob a typ namáhání koryta odtok velkých i malých vod (změna součinitele drsnosti a účinné průtočné plochy) svahy/ dno a jejich tvar začlenění stavby do okolního území podmínky pro biologický život nenarušovat/podpořit geologie oblasti, soudržná/ nesoudržná zemina klimatické podmínky chod splavenin a plavenin (zanášení, obrus) komunikace podzemní vody s korytem možnost získání místních materiálů snadnost údržby 141RIN 10

11 Výmol v oblouku V obloucích dochází vlivem příčného proudění k morfologickým změnám příčného profilu; konkávní břeh výmol konvexní břeh nános Stanovení hloubky výmolu v konkávní části břehu a nánosu v konvexní části břehu. Výpočet se provádí pro stejný průtok, pro nějž byla stanovena odolnost břehů. Na základě prognózy výmolu v patě svahu je nutno navrhnout její odpovídající technické zajištění. 141RIN 11

12 Opevnění koryt typy opevnění vegetační opevnění osev, drnování, travní koberec, vrbový pokryv, vrbové řízky, haťové povázky a válečky, haťové a haťoštěrkové válce, rohože z vrbového proutí, povázkové rošty, zápletové plůtky, haťoštěrkové stavby nevegetační opevnění pohozy, štěrkové koberce, záhozy, rovnaniny, kamenné dlažby, betonové dlažby, rohože z betonových tvárnic, drátokamenné matrace, ochranné sítě, nábřežní zdi, laťové plůtky, dřevěné a železobetonové sruby, stabilizace koryta (chemická, pryskyřice, injektáž, živice, mastix..), fólie z plastických hmot,.. 141RIN 12

13 Opevnění koryt typy opevnění Podle použitého materiálu : vegetační opevnění opevňovací funkci plní vegetační porost (tráva a dřevinný břehový porost zejména prostř. kořenového systému nemůže plnit funkci ihned), ekologický a estetický účinek. Je třeba pravidelná údržba!! nevegetační opevnění plní funkci okamžitě, snadnější běžná údržba, ekonomicky nákladné, při zvýšeném namáhání větší rozsah škod 141RIN 13

14 Je třeba t rozlišit it hydraulickou a geotechnickou ochranu břehub Opevnění paty svahu kamenem, LWD, živá vegetace, haťoštěrk. kce Matrace ochraňující povrch, povázky, geotextilie Zpevnění svahu zakořeněním - řízky nebo sazenicemi, ochrana břehu vegetací, vrbový pokryv, odvodnění svahu Hydraulická ochrana Geotechnická ochrana 141RIN 14

15 Je třeba t rozlišit it hydraulickou a geotechnickou ochranu břehub Hydraulická ochrana redukuje tečné napětí od proudící vody a zvyšuje smykovou odolnost proti odnosu částic Hydraulická ochrana Geotechnická ochrana zvyšuje smykovou odolnost a snižuje síly Geotechnická ochrana 141RIN 15

16 Je třeba t rozlišit it hydraulickou a geotechnickou ochranu břehub Opevnění paty svahu kamenem, LWD, živá vegetace, haťoštěrk. kce Matrace ochraňující povrch, povázky, geotextilie Zpevnění svahu zakořeněním - řízky nebo sazenicemi, ochrana břehu vegetací, vrbový pokryv, odvodnění svahu Hydraulická ochrana Geotechnická ochrana 141RIN 16

17 Je třeba t rozlišit it hydraulickou a geotechnickou ochranu břehub Hydraulická ochrana redukuje tečné napětí od proudící vody a zvyšuje smykovou odolnost proti odnosu částic Hydraulická ochrana Geotechnická ochrana zvyšuje smykovou odolnost a snižuje síly Geotechnická ochrana 141RIN 17

18 Srovnání vegetační způsob x nevegetační Odtěžený materiál 3 m 3 /m 2m 2m vysoký svislý břeh z konsolidovaných spraší F s bez pokryvu = 0.31 nejhorší případ F s změna tvaru 1 : 1.5 = 1.33 F s porost amer. topol = m Náklady: Změna tvaru zemní práce 3m 3 /m koryta + cena zabraného pozemku Vegetační opevnění živý materiál + náklady na údržbu 141RIN 18

19 Stupeň bezpečnosti x sklon svahu 20 Factor of Safety Bare Black Willow River Birch Switch Grass Bank angle (degrees) Vegetace při sklonu 90, 1m vysoký břeh z jemných nánosů odpovídá snížení sklonu nechráněného svahu 7 letá bříza 48 5 letý travní porost (proso prutnaté) RIN 19

20 Způsoby stabilizace břehb ehů Svazky vrbových řízků vkládaných do rýh na svahu nebo u břehové hrany. Vrbový pokryv chrání povrch svahu a snižuje výmol a povrchovou erozi na svahu. Vrbový pokryv a vrbové řízky kladené do rýhy Otázka návrhu: Jak hodně vrbový pokryv zvyšuje stupeň bezpečnosti (SF) stability břehu? Jak hluboko musí vrbový pokryv/řízky zasahovat aby stabilizoval břeh? 141RIN 20

21 Ochrana paty svahu Způsob: Vložení ochranného prvku (haťoštěrkový válec, části kmenů, svazky klestí a větví) a přísyp zeminou oživení vrbami Haťoštěrkové prvky a velké prvky dřevní hmoty Otázka návrhu: Jak velký účinek mají ochranné prvky v zabránění eroze paty svahu? 141RIN 21

22 Model stability břehů a eroze paty svahu Autoři: Andrew Simon, Andrea Curini,, Eddy Langendoen, and Robert Thomas USDA-ARS ARS National Sedimentation Laboratory, Oxford, MS Model a pokyny pro práci s nim lze stáhnout na 141RIN 22

23 Model stability břehů 2-D model klínové poruchy Zahrnuje jak kladné, tak i negativní pórové tlaky ve svahu břehu Modeluje omezující tlaky od vodní hladiny Postihuje vrstvy zeminy s rozdílnými geomechanickými vlastnostmi Vstupy: γ s, c, φ, φ b, h, u w Omezující tlak Smyková plocha Tensometry (pórové tlaky) WATER LEVEL, M 141RIN 23

24 Typy poruch břehb ehů 141RIN 24

25 Druhy změny proudu Náhlá změna charakteru proudu vyvolává v aluviáln lním m korytě lokáln lní morfologickou změnu. Pro každý typ změny proudu existuje odpovídaj dající morfologická změna dna (a)změny vyvolané spádovým rozdílem (např. přeje, prahy) (b)změny vyvolané rychlým zúžením nebo rozšířením proudu (c)změny vyvolané obtokem překážky (vývrat stromu, balvan) Bližší materiály k morfologickým změnám lze stáhnout na 141RIN 25

26 Vývoj výmolu v bezsplaveninovém režimu - clear bed scour 141RIN 26

27 Vývoj výmolu ve splaveninovém režimu - live bed scour 141RIN 27

28 Modelování lokáln lního výmolu na spádov dovém objektu 141RIN 28

29 141RIN 29

30 Modelování lokáln lního výmolu v HEC-RAS Bližší materiály lze stáhnout na 141RIN 30