B.1.SO 14 - Retenční polosuchá nádrž a revitalizace toku na Mehelnickém potoce

Transkript

1 B.1.SO 14 - Retenční polosuchá nádrž a revitalizace toku na Mehelnickém potoce Všechna navrhovaná či řešená opatření vycházejí ze zpracovaných listů terénního průzkumu, které jsou přílohou A. Analytická část a je zobrazena v příloze B.3.1 Přehledná situace navrhovaných opatření. B.1.1 PODROBNÝ POPIS NAVRHOVANÉHO OPATŘENÍ Navrhovaný profil zátopy polosuché nádrže se nachází na Mehelnickém potoce (ř.km ). Přívalové srážky v minulosti způsobily ohrožení nemovitostí zejména ve městě Písek a z toho důvodu byl vytipován profil hráze (ř. km 4.080), kde se v současné době nachází lesní porost a částečně hospodaří na zemědělských pozemcích. Koryto je v tomto úseku napřímeno a opevněno. Součástí návrhu je i využití prostoru bývalého rybníka (ř. km ), kde jsou navrženy dvě varianty řešení. První počítá s revitalizací toku a vybudováním několik bočních a průtočných tůní. Ve druhé variantě je navržena obnova zaniklé malé vodní nádrže s přírodě blízkým charakterem s cílem zlepšit retenční schopnosti krajiny a také podpory biodiverzity. obr. 1 - Umístění profilu hráze a střety se zajištěnými prvky ÚAP B MALÁ VODNÍ NÁDRŽ Tzv. ekologické nádrže, které jsou primárně navrhovány k podpoře přírodě blízkých stanovišť, ochraně a posilování biodiverzity vázané na vodu, plní i vodohospodářské funkce jako retenci, akumulaci a zlepšení kvality vody v krajině. Strana 1 z 14

2 Pokud jde o tvarování nádrže a jejího okolí, hlavními předpoklady takové nádrže jsou: citlivé zasazení nádrže do terénu s přiměřeným využitím jejích přirozených tvarů přírodě blízké tvarování břehů a příbřeží přiměřeně velký rozsah litorálu (mělkovodí = část nádrže s běžnou hloubkou vody do cca 0,6 metru) Hlavními vodohospodářskými funkcemi jsou: Akumulace vody v krajině Jako akumulace se označuje dlouhodobé zadržování, bilancované primárně vzhledem k běžným a k malým průtokům. Je významné zvláště pro udržení přijatelných vodních poměrů v povodí a zajištění odběrů vody v době sucha. Akumulaci slouží v nádrži prostor běžného nadržení. Povodňová retence vody V nádržích se odehrává v tzv. retenčním prostoru nad hladinou běžného nadržení. Povodňové nadržení nesmí v nádrži nastoupat výše než po úroveň maximálního přípustného nadržení, která je stanovena s ohledem na konstrukci nádrže a obecné normatické požadavky tak, aby nedošlo k přelití hráze. Zlepšování kvality vody Ekologické malé vodní nádrže obvykle nejsou navrhovány pro dočišťování nebo samočištění vody cíleně, nicméně jisté zlepšování kvality protékající vody bývá jejich spontánním účinkem. (Tento účinek by však byl znehodnocován intenzivnějšími formani chovu ryb v nádrži.) (Zdroj: T. Just, P. Moravec, AOPK ČR) obr. 2 - Vzorový příčný řez hrází B PROSTOR ZÁTOPY Zkušenosti ukázaly, že kanalizování v podobě napřimování vodních toků při použití těžkých nepoddajných nevegetačních opevnění (např. betonové prefabrikáty, kamenná dlažba) s sebou nese v některých případech řadu nepříznivých dopadů. Příkladem může být Strana 2 z 14

3 urychlení odtoku vody územím a s tím související zmenšení retenční schopnosti krajiny, snížení samočistící schopnosti toku a tedy i zhoršení kvality vody a významné ochuzení přirozené biologické diverzity říční sítě. Současné směřování oboru úprav toků je zaměřeno, v souladu se snahou o ochranu přírodního a životního prostředí, na revitalizace zejména drobných vodních toků, které jsou z ekologického hlediska nejvýznamnějšími složkami vodopisné sítě. Revitalizační návrhy se uplatňují zejména v extravilánu, snahou je vodní tok uvést do původního stavu, resp. do stavu blízkého původnímu. Zjednodušeně lze popsat charakter přirozených vodních toků např. těmito body: Specifickým tvarem příčného profilu. U jednoduchých průřezů je to obdélníkový tvar s poměrem výšky k šířce cca 1:5. Svahy břehů jsou v podstatě strmé. Nízkou průtočnou kapacitou, kapacita profilu se navrhuje na Q 30d, max. na Q 1 (v odůvodněných případech více). Absencí těžkého nepoddajného opevnění. Směrové poměry odpovídají typu toku bystřiny bývají přímé, nížinné potoky jsou rozvolněné a vytvářejí meandry. Ukazatelem je podélný sklon toku. Nejednotným podélným sklonem. Přítomností tůní, balvanů a příp. dalších rozčleňujících objektů podporujících oživení toku popř. i samočistící schopnosti. Dřívější technické úpravy většinou zmenšovaly prostor koryt a zaplavitelných niv. Ztráta šířky byla nahrazována zahlubováním koryt. Revitalizační trend naopak míří k obnově půdorysného rozsahu koryt. Zájmem tedy je rozšiřování koryt, obnova šířky meandrových pásů, obnova přirozeně zaplavitelných povodňových perimetrů. V situacích, kde půdorysný rozsah celého koryta nelze kvůli zástavbě apod. měnit, týká se požadavek většího prostorového rozsahu alespoň kynety, tedy části koryta, vedoucí běžné průtoky. Široké, mělce rozvolněné koryto o celkové šířce 15 metrů umožňuje rozvoj ekologicky cenných ploch, jako jsou korytní mělčiny, naplaveninové lavice, vegetací nestabilizované zóny běžného kolísání hladin a povrchy v blízkosti koryta, inicializované povodněmi. Čím větší je prostorový rozsah přírodě blízkých koryt a niv, tím více je prostoru pro různé formy života, vázané na vodní prostředí. Tím více je také prostoru pro přirozené formy akumulace a retence vody. Vzorový příčný řez revitalizací je uveden na obrázku níže. obr. 3 - Vzorový řez revitalizovaným korytem v přímé trati a v oblouku Strana 3 z 14

4 Tab. 1 - Hlavní parametry návrhu Studie odtokových poměrů vč. návrhů možných protipovodňových opatření v povodí Mehelnického p. Zvětšení omočeného povrchu koryta Prodloužení trasy a dob proběhu vody Obnovení členitosti podélného profilu Zvětšení aktuální zásoby vody v korytě Posílení infiltrace zvětšením zásoby nivní podzemní vody Tlumení průběhu velkých vod rozlivem v nivě Obnovení přirozeného zaplavování nivy Obnovení přirozené stability koryta Propojení koryta s nivou a obnovení přirozeného zaplavování nivy v plochách mimo zastavěné území, kde tomu nebrání jiné požadavky na užívání území. Obr. 2 - Schematické znázornění rychlostí proudění v nivě Strana 4 z 14

5 obr. 3 Zátopa bývalého rybníka a pohled do údolí s navrhovanou hrází obr. 5 Vizualizace hráze Strana 5 z 14

6 Navržená revitalizace je doporučena v úseku plánované zátopy nádrže (ř.km ), kde je tok nadměrně zahlouben a samovolné renaturační procesy nemohou být nastartovány. Nádrž je koncipována jako polosuchá a část zátopy tedy bude tvořit stálé nadržení. V zátopě bývalého rybníka (ř.km ) jsou navrženy průtočné a boční tůně. Nová trasa koryta by měla obsahovat rozvolněnou osu vodního toku a bude zajišťovat velmi dobrý hydromorfologický stav. Nově navržené koryto bude méně zahloubené a jeho kapacita se bude pohybovat řádově na úrovni 300-denní vody. Podoba příčného profilu v přímé trati a oblouku je zobrazena na obr. 3. Zátopa bývalého rybníku nabízí i variantu v podobě jeho obnovy. Limitujícím faktorem pro tuto variantu řešení je pilíř mostu komunikace I/20 zasahující do zátopy. V dalších stupních PD je nutná součinnost s ŘSD. B TĚLESO HRÁZE Vzdouvací prvek by byl tvořen sypanou homogenní zemní hrází. Jedná se o nejpoužívanější a bezpečný typ hráze malých vodní nádrží a suchých nádrží. Kóta koruny hráze šířky 3,0 m je navržena v úrovni 398,00 m n. m. Sklon návodního svahu je navržen ve sklonu 1:3,7, sklon vzdušného svahu 1:2,2. Finální sklon, v případě realizace, bude závislý na materiálu hráze, je počítáno s nejméně příznivým materiálem. Dá se předpokládat, že dojde ke snížení sklonů přibližně na 1:3 u návodního líce a 1:2 u vzdušného líce. Objem hráze při sklonu návodního líce 1:3,7 a vzdušného líce 1:2,2 je 5981 m 3. obr. 6 - Vzorový příčný řez hrází tab. 2 - Základní parametry suché nádrže Délka hráze 87 m Maximální výška hráze 7,46 m Objem zemní hráze 5981 m 3 Kóta dna spodní výpusti 390,54 m n. m. Kóta koruny bezpečnostního přelivu 397,00 m n. m. Kóta mezní bezpečné hladiny 397,50 m n. m. Kóta koruny hráze 398,00 m n. m. Maximální objem nádrže m 3 Maximální plocha záplavy m 2 Neškodný průtok Q neš Q 5 = 5,7 m 3 /s Strana 6 z 14

7 kóta hladiny - Bpv [m n. m.] Studie odtokových poměrů vč. návrhů možných protipovodňových opatření v povodí Mehelnického p. tab. 3 - Charakteristika nádrže h [m] H [m n. m.] A [m 2 ] V [m 3 ] 0,00 390,5 0 0 kóta spodní výpusti 0, kóta rostlého terénu 1,00 391, , ,00 392, , ,00 393, , ,00 394, , ,00 395, , ,00 396, , ,00 397, , zatopená plocha [m 2 ] Čára zatopených objemů 392 Čára zatopených plocha zatopený objemů [m 3 ] obr. 7 - Čára zatopených objemů a ploch Hodnota objemového ukazatele suché nádrže: Dle ČSN je vhodnost profilu hráze dána hodnotou poměrového ukazatele, který je definován poměrem zadrženého objemu V A (objem při maximální hladině v m 3 ) a objemu hráze V H (nad stávajícím terénem v m 3 ). Tato hodnota nemá klesnout pod 4. ƞ = V A V H = = 13.7 Navržený profil má vyhovující hodnotu poměrového ukazatele. B SPODNÍ VÝPUST ŠKRTÍCÍ OBJEKT Vodní dílo je opatřeno spodní výpustí a předsazeným vtokovým objektem (škrtící objekt) o rozměrech 0,80 x 0,70 m (šířka x výška), který umožňuje automatické převádění běžných průtoků. Kapacita spodní výpusti je navržena na převedení neškodného průtoku (dále také Q neš) při hladině odpovídající kótě koruny bezpečnostního přelivu, která je navržena na kótě 397,00 m n. m. Hodnota neškodného průtoku byla odhadnuta na základě stávající Strana 7 z 14

8 povodňové situace a jedná se o hodnotu na straně bezpečnosti. V případě zpracování další fáze projektu je nutné hodnotu upřesnit na základě hydrotechnického posouzení Mehelnického potoka. V případě realizace dalšího stupně projektové dokumentace je vhodné neškodný průtok ověřit hydraulicky. Pro profil hráze byl stanoven neškodný průtok na úrovni 5-leté vody (Q 5 = 5,7 m 3 /s). Vtok do spodní výpusti je na kótě 390,54 m n. m. Přesné konstrukční řešení spodní výpusti bude zpracováno v dalším stupni projektové dokumentace. Předpokládá se, že spodní výpust bude součástí monolitického železobetonového sdruženého objektu. Nátoková hrana bude vhodně hydraulicky přizpůsobena (zaoblený vtok). Základní parametry škrtícího objektu: Kóta dna spodní výpusti 390,54 m n. m. Délka spodní výpusti 40 m Rozměry spodní výpusti (šířka x výška) 0,75 x 0,60 Součinitel výtoku v 0,65 B BEZPEČNOSTNÍ PŘELIV S ohledem na velikosti vodního díla se předpokládá, že suchá nádrž bude dle technickobezpečnostního dohledu nad vodními díly spadat do IV. kategorie. Bezpečnostní přeliv je tedy dle ČSN dimenzován na převedení průtoku s dobou opakování sto let (dále jen Q 100). Návrhové parametry bezpečnostního přelivu jsou zvoleny tak, aby v případě krizové varianty (ucpání škrtícího objektu) nedošlo při transformaci TPV100 k překročení mezní bezpečné hladiny. Kóta přelivné hrany je zvolena na úrovni 397,00 m n. m., která je shodná s maximální hladinou vody v nádrži při transformaci povodňové vlny s dobou opakování sto let. V podhrází na odpad navazuje vývar, do kterého je zaústěno i odpadní potrubí od spodní výpusti. To je z důvodu efektivnějšího utlumení kinetické energie zaústěno do vývaru pod hladinou vzduté vody závěrným prahem. Voda z vývaru odtéká korytem bezejmenného drobného vodního, které je v délce 10 m pod vývarem opevněno těžkou kamennou rovnaninou. Základní parametry bezpečnostního přelivu: Kóta přelivné hrany přelivu 397,00 m n. m. Délka bezpečnostního přelivu Maximální přelivná výška 19 m 0,5 m Při návrhu bezpečnostního přelivu byly provedeny následující výpočty: Kapacita přelivu vypočtena dle vztahu Q = m. b 2g. h 3/2 kde Q průtočné množství [m 3 /s], m součinitel přepadu (m=0,51); dle Kramera pro půlkruhovou přepadovou hranu (r=0,3 m), b šířka přelivu [m], h je přepadová výška [m]. Strana 8 z 14

9 H [m n. m.] Studie odtokových poměrů vč. návrhů možných protipovodňových opatření v povodí Mehelnického p. 398,10 398,00 397,90 397,80 397,70 397,60 397,50 397,40 397,30 397,20 397,10 397,00 396,90 Konzumční křivka bezpeč. přelivu Koruna hráze Mezní bezpečná hladina Kóta koruny bezpečnosního přelivu Q [m 3 /s] obr. 8 - Konzumční křivka bezpečnostního přelivu B POSOUZENÍ BEZPEČNOSTI VODNÍHO DÍLA PŘI POVODNÍCH Stanovení mezní bezpečné hladiny (MBH): Kóta koruny hráze 398,00 m n. m. Výběh větrových vln: 0,5 m (pro délku rozběhu do 200 m, sklon svahu 1:2,5, vegetační pokryv) MBH = 398,00 0,5 = 397,50 m n. m. Kontrolní maximální hladina (KMH) je uvažována max. hladina při převádění kontrolní povodňové vlny s dobou opakování N=100 let, tedy kótu 397,48 m n. m. MBH KMH = 397,50 m n. m. 397,48 m n. m. = 0,02 m Návrh nové nádrže vyhovuje požadavkům bezpečnosti při povodních ve smyslu ČSN Posuzování bezpečnosti vodních děl při povodních. V souvislosti s výstavbou vodního díla předpokládáme geologický průzkum v profilu tělesa hráze v ploše do 1 ha. V rámci průzkumu se předpokládá realizace min. 3 průzkumných vrtů ve dně údolí délky do 30 m a 4 vrty ve svazích údolí délky do 15 m. Těmito vrty by byly prošetřeny geotechnické parametry podloží hráze, určení smykových pevností materiálů podloží, úklony jednotlivých geologických vrstev apod. B TRANSFORMACE POVODŇOVÝCH PRŮTOKŮ Pro výpočet účinnosti navržené suché nádrže byly použity stanovené základní hydrologické údaje a vypočtené průběhy teoretických povodňových vln (dále také jako TPV) s dobou opakování N= 100, 20 a 5 let. B TRANSFORMACE POVODŇOVÉ VLNY S DOBOU OPAKOVÁNÍ N = 100 LET Průběh teoretické povodňové vlny byl pro návrhový profil hráze vypočten pomocí srážkoodtokového modelu HEC-HMS, jak je uvedeno v textu analytické a návrhové části. Kulminační průtok Q 100 = 14,9 m 3 /s, vypočtený objem povodňové vlny W TPV100 je m 3. Strana 9 z 14

10 hladina [m n. m.] Q[m 3 /s] Studie odtokových poměrů vč. návrhů možných protipovodňových opatření v povodí Mehelnického p. Průběh transformace teoretické povodňové vlny je zobrazen na obrázku níže. Při transformaci vystoupala hladina v nádrži na kótu m n. m. Maximální odtok by byl roven průtoku Q = 13,3 m 3 /s, což odpovídá přibližně Q Transformace TPV100 spodní výpustí TPV Transformace čas [hod] obr. 9 - Průběh transformace teoretické povodňové vlny (TPV100) spodní výpustí 398,50 397,50 396,50 395,50 Transformace TPV100 - průběh hladin Hladina v nádrži Mezní bezpečná hladina Bezpečnostní přeliv 394,50 393,50 392,50 391,50 390, čas [hod] obr Průběh hladiny v nádrži při transformaci TPV100 spodní výpustí B TRANSFORMACE POVODŇOVÉ VLNY S DOBOU OPAKOVÁNÍ N = 20 LET Průběh teoretické povodňové vlny byl pro návrhový profil hráze vypočten pomocí srážkoodtokového modelu HEC-HMS, jak je uvedeno v textu analytické a návrhové části. Kulminační průtok Q 20 = 8,9 m 3 /s, vypočtený objem povodňové vlny W TPV20 je m 3. Průběh transformace teoretické povodňové vlny je zobrazen na obrázku níže. Při transformaci vystoupala hladina v nádrži na kótu 396,93 m n. m. Maximální odtok z nádrže spodní výpustí byl roven průtoku Q = 4,0 m 3 /s, což odpovídá přibližně Q 2 Q 5. Strana 10 z 14

11 hladina [m n. m.] Q[m 3 /s] Studie odtokových poměrů vč. návrhů možných protipovodňových opatření v povodí Mehelnického p. 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Transformace TPV20 spodní výpustí čas [hod] obr Průběh transformace teoretické povodňové vlny (TPV20) spodní výpustí TPV Transformace 398,50 397,50 396,50 395,50 Transformace TPV20 - průběh hladin Hladina v nádrži Mezní bezpečná hladina Bezpečnostní přeliv 394,50 393,50 392,50 391,50 390, čas [hod] obr Průběh hladiny v nádrži při transformaci TPV20 spodní výpustí B TRANSFORMACE POVODŇOVÉ VLNY S DOBOU OPAKOVÁNÍ N = 5 LET Průběh teoretické povodňové vlny byl pro návrhový profil hráze vypočten pomocí srážkoodtokového modelu HEC-HMS, jak je uvedeno v textu analytické a návrhové části. Kulminační průtok Q 5 = 5,7 m 3 /s, vypočtený objem povodňové vlny W TPV5 je m 3. Průběh transformace teoretické povodňové vlny je zobrazen na obrázku níže. Při transformaci vystoupala hladina v nádrži na kótu 395,12 m n. m. Maximální odtok z nádrže spodní výpustí byl roven průtoku Q = 3,3 m 3 /s, což odpovídá přibližně Q 2. Strana 11 z 14

12 hladina [m n. m.] Q[m 3 /s] 10,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 Studie odtokových poměrů vč. návrhů možných protipovodňových opatření v povodí Mehelnického p. Transformace TPV20 spodní výpustí čas [hod] obr Průběh transformace teoretické povodňové vlny (TPV5) spodní výpustí TPV Transformace 398,50 397,50 396,50 395,50 Transformace TPV20 - průběh hladin Hladina v nádrži Mezní bezpečná hladina Bezpečnostní přeliv 394,50 393,50 392,50 391,50 390, čas [hod] obr Průběh hladiny v nádrži při transformaci TPV5 spodní výpustí B SOUHRNNÉ VÝSLEDKY EFEKTIVITY SUCHÉ RETENČNÍ NÁDRŽE Posuzovaný profil transformuje TPV20 i TPV5 na neškodný odtok. Souhrnné výsledky transformací teoretických povodňových průtoků jsou zobrazeny v níže uvedené tabulce. Qmax1 [m 3 /s] Čas kulminace TPV [h:m] Omax2 [m 3 /s] Hmax [m n. m.] Snížení kulm. průtoku [m 3 /s] Čas kulminace při transf. [h:m] Transformace [QN] TPV5 5,7 8:19 3,3 395,12-2,4 11:00 Q5 = Q2 TPV20 8,9 8:15 4,0 396,93-5,0 11:58 Q5 = Q2 - Q5 TPV100 14, ,3 397,37-1,6 9:04 Q100 = Q50 Pozn. Qmax 1 kulminační průtok, Omax 2 transformovaný odtok z nádrže, Hmax maximální dosažená hladina. Strana 12 z 14

13 B ÚZEMNÍ STŘETY Zjištěným střetem je ochranné pásmo el. vedení. Jedná se o polygon (buffer) 7 m od osy el. vedení. Jiné územní střety nebyly zjištěny, viz obr. 1 a příloha B.3.SO B MAJETKOPRÁVNÍ SITUACE Podrobnější vlastnická struktura je zobrazena v tabulce níže. Název KU Kód KU Parcelní číslo Typ záboru /11 ostatní plocha /33 orná půda Vlastník Arnicanová Markéta, ; Atbane Ivana, ; Pešinová Hana PhDr., Soukup Ladislav, Zabranská Alena Arnicanová Markéta, ; Atbane Ivana, ; Pešinová Hana PhDr., Soukup Ladislav, Zabranská Alena /1 ostatní plocha Buzický Petr Ing., /31 orná půda Buzický Petr Ing., /6 trvalý travní porost Buzický Petr Ing., /36 orná půda Buzický Petr Ing., /2 ostatní plocha Buzický Petr Ing., /1 ostatní plocha Buzický Petr Ing., lesní pozemek Česká republika, /43 ostatní plocha Česká republika, /3 vodní plocha Česká republika, /7 vodní plocha Česká republika, /2 vodní plocha Česká republika, /2 vodní plocha Česká republika, /3 ostatní plocha IMOS invest s.r.o., /1 ostatní plocha Jezl Pavel Mgr., /34 orná půda Kačírek Václav, /35 orná půda Kačírek Václav, /1 trvalý travní porost Město Písek, Strana 13 z 14

14 /2 trvalý travní porost Město Písek, /3 vodní plocha Město Písek, vodní plocha Město Písek, /1 ostatní plocha Město Písek, /42 ostatní plocha Město Písek, /32 orná půda Šácha Jiří, /2 ostatní plocha Šácha Jiří, /3 trvalý travní porost Šácha Jiří, ostatní plocha Šácha Jiří, /5 orná půda Šácha Jiří, orná půda Schránilová Drahoslava, B.1.2 PŘÍLOHY Textová část - B.1.SO 14 tato zpráva Tabulkové a grafické přílohy B.2.SO 14 Grafická část: o B.3.SO Podrobná situace navrhovaného opatření o B.3.SO Podélný profil navrhovaným opatřením o B.3.SO 14.3 Vzorový příčný profil revitalizace o B.3.SO Údolnicový profil v místě hráze Strana 14 z 14