(koryto versus inundace)

Transkript

1 Otázka č. 2) TRASA VODNÍHO TOKU Posouzení trasy: 3 možné alternativy: - ponechání stávající trasy + odlehčovací (derivační) koryto - ponechání stávající trasy + místní úpravy (nejčastější) - nová trasa (revitalizace-původní), geometrické tvary - variabilní křivost -jen při přeložkách KRITERIA VEDENÍ TRASY 1. Údolnicí území 2. Nezkracovat původní trasu 3. Respektovat vlastnické vztahy 4. Dodržovat zásady křižování s komunikacemi (60-90 stupňů) 5. Navázání na stávající trasu 6. Složení trasy z protisměrných oblouků, nejmenší poloměr r a) u kružnicových oblouků r min>6b b) u obl. s proměnl. křivostí r min>4b přímá trasa 1<2-6B 7. Konkávy (pokud možno) v rostlém terénu 3. Účel úprav malých vodních toků - odvodnění - předcházení záplav - revitalizace vodních toků ( oživení ) - napřímení ( zvýšení sklonu, větší rychlost vody, větší vymýlací proces, stabilizace toků kameny, betonem ) účel úprav malých vodních toků lze též vyjádřit jako požadavky kladené na vodní toky 1/technická kriteria ( protipovodňová ochrana, stabilita koryta ) 2/ socioekonomická kriteria ( krajinně architektonická funkce, rekreace, sport, rybářství, chráněné prvky krajiny ) 3/ technicko ekologická kriteria ( morfologická charakt. trasy toku, koryta, návaznost na poříční zonu, kvalita toku 4/ biologická ekologická kriteria ( vegetační doprovod-břeh. porosty, zoologie říčního systému, ekologická návaznost na poříční zónu ) 4.Co způsobuje hysterezi konzumpční křivky Q = S v = S C R J 0 y + x vliv gradientu čela sklonu povodňové vlny y x vliv změn drsnosti při narůstání a klesání povodňové vlny Hystereze měrné křivky: (koryto versus inundace)

2 6. Fargueovy téze o tvorbě koryt 1. TÉZE O ODLEHLOSTI: Největší hloubky se vytvářejí za místy největšího zakřivení trasy ve vzdálenosti asi dvojnásobku šířky hladiny. 2. TÉZE O HLOUBKÁCH: Hloubky v zakřivené trati jsou tím větší, čím je větší zakřivení oblouku (tj. menší poloměr oblouku). 3. TÉZE O SKLONU: Podélný profil v proudnici je pravidelný, když poloměr zakřivení se mění postupně a plynule. Náhlá změna křivosti vyvolá náhlou změnu hloubky, tedy i sklonu dna. Otázka č. 5 Definujte rovnoměrné a nerovnoměrné proudění POHYB VODY V TOCÍCH Q = O t v ustálený: = O, t v = O x rovnoměrný v = O, t v O x nerovnoměrný Rovnoměrný ustálený pohyb J = tgα = z l T

3 Otázka č. 6 Fargueovy teze o odlehlosti a hloubkách Fargueovy téze o tvorbě koryt 1. TÉZE O ODLEHLOSTI: Největší hloubky se vytvářejí za místy největšího zakřivení trasy ve vzdálenosti asi dvojnásobku šířky hladiny. 2. TÉZE O HLOUBKÁCH: Hloubky v zakřivené trati jsou tím větší, čím je větší zakřivení oblouku (tj. menší poloměr oblouku). 3. TÉZE O SKLONU: Podélný profil v proudnici je pravidelný, když poloměr zakřivení se mění postupně a plynule. Náhlá změna křivosti vyvolá náhlou změnu hloubky, tedy i sklonu dna. 7. ZÁSADY PRO NÁVRH PŘÍČNÉHO PROFILU Q = průtok, y = hloubka, v = rychlost Hloubky a rychlosti: (ovlivňují šířku dna) y min > 0,1 m (při Q210d) v min > 0,3 m. s-1 (při Q210d) V intravilánech: převýšení břehů při QN >Q50: Q ,30m Q ,15m Dvojité profily s kynetou: šířka kynety je optimální: y min > 0,3 m (při Q210d) v min > 0,4 m. s-1 (při Q210d) Dvojité profily (kyneta s bermou)

4 dvojitý lichoběžníkový profil se navrhuje u větších toků s velkou rozkolísaností průtoků užší koryto (kyneta) soustřeďuje menší průtoky (např. do Q210) nad kynetou je širší část koryta rozšířena bermami a od nich se zřizují svahy až do úrovně okolního terénu -bermy a svahy bývají zatravněny v intravilánech nebo v těsné blízkosti komunikací bývá nedostatek prostoru pro lichoběžníkový tvar koryta, proto se nejčastěji navrhuje obdélníkový tvar (menší profil), břehy tvoří kamenné nebo betonové zdi, ve dně zúžený profil pro minimální průtok často se také přistupuje k návrhu uzavřeného profilu (tvar deskového nebo klenutého propustku, musí být zabezpečen průtok velkých vod Q100) 8. Co je rychlostní a drsnostní součinitel při proudění v otevřeném korytě. Rychlostní součinitel - označujeme písm. C - udává se v m.s - je závislý na součiniteli ztrát třením - v korytě toku je závislý na stavu dna a břehů a na zrnitosti splavenin - u umělých kanálů je závislý na způsobu a druhu opevnění - k určení velikosti C existuje řada empirických vzorců Drsnostní součinitel - 9. Co jsou a jak vznikají dnové útvary. Jaké znáte? VRÁSKY: Profil Δ, vlnová délka l < 0,6m, výška do 6cm. DUNY: Profil s mírným sklonem proti proudu, Froudovo číslo: Pohyb po proudu. ANTIDUNY: Fr = Tvar sinusovitý s mírným sklonem po proudu. Froudovo číslo: Pohyb proti proudu. ROVNÉ DNO: (s pohybem splavenin) Přechodný stav: Fr = 0,7 Přechod dun v antiduny a naopak. LAVICE: Dunové i antidunové zejména na bystřinách ( rozměry i přes 10 m délky, více než 0,5 m výšky ) Dnové útvary v g. y < 0,6 Fr = v g. y > 0,8

5 11. Jaké jsou možnosti návrhu nivelety dna vodního toku Návrh podélného sklonu dna (nivelety dna): STABILNÍ SKLON: stav, kdy nedochází k výrazné erozi ani k sedimentaci dnových splavenin. Dnové útvary jsou přirozené. Stabilizace dna se zvyšuje: - prodloužením trasy - kamenným pohozem (umělým zdrsněním) - prahy a pásy - příčnými objekty (stupni a skluzy) - kombinací těchto opatření Podélný sklon (niveleta) by měl stabilizovat výškovou (geodetickou) polohu dna s ohledem na hladinu podzemní vody. Určení stabilního sklonu dna: - štěrkonosné toky (bystřiny) - metodou tangenciálních napětí - metodou nevymílacích rychlostí - ostatní toky (bez podstatného pohybu štěrkových splavenin) - metodou tangenciálních napětí - metodou nevymílacích rychlostí Podélný profil v extravilánu (otevřené krajině) diverzifikovaný, střídání tůněk a peřejí, samočištění vody. Podélný profil v intravilánu (zastaveném území) sklonové poměry v souladu se systémem srážkové kanalizace, zrychlený odtok. 12. Zásady revitalizace vodního toku (revitalizace = nápravy) A) Čistota přítoků: - hospodaření na povodích - účinnost ČOV - samočisticí proces B) Biologický režim: - druhová/trofická struktura - migrace bioty - návaznost zón - břehové porosty C) Zprůtočnění koryta: - přehodnocení kritérií - změny kultur tratí - místní překážky - hrázování, poldery D) Diverzifikace: - směru (vinutí trasy, meandry ) - podélného profilu (tůňky, peřeje) - příčného profilu E) Pohyblivé dno: - pohyb splavenin - dnové útvary - migrace ryb a bezobratlých - bentos 13. Jaké jsou nejdůležitější podklady pro projekt úpravy toků? hydrologické - řeší kapacitu koryta sedimentologické - průzkum dnových splavenin hydropedologické zjištění fyzikálních vlastností půdy a obsahu vody v půdě údaje o plánovaném využití území - slouží územní plán geodetické - využívají mapové podklady 14. Co vyjadřuje rovnice kontinuity a Chézyho rovnice? Chézyho rovnice = rovnice kontinujity - vyjadřuje zákonitosti pohybu vody v korytě při rovnoměrném pohybu, pro odvození základní pohybové rovnice se uvažuje úsek proudu ourčité délce, ve kterém se

6 voda pohybuje po nakloněné rovině odchýlené od roviny vodorovné o úhel alfa. V tomto úseku budou působit dvě rozhodující síly - síla vyvolaná tíhou vody a vnější síly tření, způsobené drsností dna. Chézyho rovnice se běžně používá při dimenzování nově navrhovaných nebo upravovaných koryt. Q = S.v = S.C. druhá odmocnina z R.I ( krychlové metry za sekundu) obecný vtah Q = S.v v = C. druhá odmocnina z R.I ( krychlové metry za sekundu) 15.Konsumpční křivka.zásady návrhu Jedná se o grafické zobrazení průtoku závislosti na výšce hladiny nade dnem. Q=průtok y=stav vodní hladiny Měrné křivky profilu (= konsumpční křivky): y = f (Q) 16.Definice ustáleného a neustáleného ptůtoku Q v = O t ustálený: = O, t v = O, t v = O x v O x rovnoměrný nerovnoměrný Rovnoměrný ustálený pohyb J = tgα = z l T NEUSTÁLENÝ POHYB Q 0, t Q 0 x

7 17.Jaké znáte návrhové průtoky a jaké relace mezi nimi platí Návrhové průtoky pro stabilitu koryta Q K Q B Q D Q K návrhový průtok pro kapacitu koryta Q B návrhový průtok pro stabilitu břehů Q D návrhový průtok pro stabilitu dna 18.Hydrologické a morfologické znaky malých povodí

8 Otázka č.19 POŽADAVKY KLADENÉ NA VODNÍ TOK Otázka č.20 ZÁSADY NÁVRHU STUPNĚ VE DNĚ MÍSTNÍ PRŮZKUM: Zjištění závad Dodržení zásad funkce vodního toku: Průtočnost koryta/inundace Respektování extravilánu (krajiny) a intravilánu (zastavěného území) Stabilita koryta (svahy, dno, objekty) Dodržení zásad náprav (revitalizací) vodního toku: Čistota vody v toku a přítocích (hospodaření v povodí ČOV, samočistící proces) Biologický režim (migrace bioty, druhová/trofická struktura, návaznost zón, břehové porosty) Zprůtočnění koryta (kritéria, land use, místní překážky, hrázování, poldery, MVN) Diverzifikace (směru vinutí trasy, podélného a příčného profilu) Pohyblivé dno (pohyb splavenin, dnové úpravy, migrace ryb a bezobratlých bentos) Stupně a skluzy jsou spádové objekty upravující podélný sklon dna.

9 Stupně (zděné, betonové, dřevěné, drátokamenné) Skluzy (kamenné, balvanité) Jsou to objekty na malých vodních tocích, plní účel stability koryta, zachycení a usazení splavenin, usměrnění vodního proudu. Dokonalý přepad - nezatopený Zpevněním dna pod vývarem zamezíme vymývání splavenin a erozi dna. Dno pod vývarem zpevníme kameny, dřevěnými kůly či betonem, zmírníme tak kinetickou energii dopadající vody. Otázka č. 21 DEFINICE BYSTŘINNÉHO A ŘÍČNÍHO PROUDĚNÍ DOPADIŠTĚ STUPNĚ říční proudění

10 Froudovo číslo (kvalita proudění) Fr > 1,0 bystřinné proudění Fr = kritické proudění Fr < 1,0 říční proudění

11 22.Princip výpočtu středního zrna ds splavenin Střední efektivní velikost zrna: d s di. dpi di. dpi = = dp 100 i Součinitel tvaru zrna: k tv = c / ab a.nejdelší osa zrna, b.kratší, c.nejkratší (kulovitý tvar: k tv = 1,0, elipsoid: k tv = 0,7 0,8) Měrná hmotnost ( = hustota): ρ s (kg. m -3 ) živec kg. m -3 křemičitany (písky).2650 kg. m -3 (nejčastější) vápenec 2750 kg. m -3 dolomit 2850 kg. m -3 biolit 3000 kg. m -3 limonit.3800 kg. m Charakteristika bystřin. - Index bystřinnosti K b _ Bystřinný charakter vodního toku - charakter proudění určuje FROUDOVO číslo Fr = v 2 /g.y - Plocha povodí F 35 km 2 ( max. 50 km 2 ) - Sklon dna J t 3%, sklon toku je neohraničen - Průtoky Q 330d 0,2 m 3. s -1 - Rozkolísanost průtoků - dlouhodobá K dr = Q 100 /Q 364d - roční K rr = Q 1 /Q 364d výrazný režim splavenin, Kategorie bystřin dle rozkolísanosti průtoků - I. rozkolísanost minimální, II. - - velmi malá III. - - malá

12 IV. - - střední V. - - velká VI. - - velmi velká VII. - - extrémní VIII. - - pravidelně vysychající - Rybí pásmo pstruhové 24. Účel hrazení bystřin. upravuje zákon o lesích č. 289/95 Sb hrazení bystřin - stabilita koryta, zachycení a usazení splavenin, usměrnění vodního toku, - retenční a kompenzační, 25.Jaké jsou zásady návrhu nivelety bystřinných toků 26. Způsob výpočtu stabilního sklonu dna

13 POSOUZENÍ (NÁVRH) PODÉLNÉHO SKLONU DNA STABILNÍ SKLON: stav,kdy nedochází k výrazné erozi ani k sedimentaci dnových splavenin. Dnové útvary jsou přirozené. Stabilizace dna se zvyšuje: prodloužením trasy kamenným pohozem (umělým zdrsněním) prahy a pásy příčnými objekty (stupni a skluzy) kombinací těchto opatření Podélná sklon (niveleta) by měl stabilizovat výškovou (geodetickou) polohu dna s ohledem na hladinu podzemní vody. HPV: Inundace vysoká HP URČENÍ STABILNÍHO SKLONU DNA: A. ŠTĚRKONOSNÉ TOKY (BYSTŘINY) A1. Metoda tangenciálních napětí: Meyer Peter (pro zrno ds > 4mm): 0,047 ρ s ρ. d J s s = ρ. µ. y A.2 Metoda nevymílacích rychlostí: Obecně: v 2 J v s = (viz Chézyho rov.) C 2. R Strickler: v 2 J v, 5,8. 1 / 6. 1 / 3 s = v y d, k 2. 3 / 4 v = s s = k s R 21,1 d 1 / 6 s Jestliže k1 (dno) k2 (břehy): 1/ k + O + k O k = O + O 1 2 Kompatibilita Stricklerova výrazu s Chézyho rov.: v = C RJs 1/6 C (Strickler) = 21,1 R d s C = k. R1/6, vv = k. R2/3. 27.Statické řešení přehrážek HYDROTECHNICKÉ A STATICKÉ ŘEŠENÍ PŘEHRÁŽEK Př.: DRÁTOKAMENNÁ PŘEHRÁŽKA 1. POSOUZENÍ KAPACITY PŘELIVU Lichoběž. přeliv: µ... součinitel přelivu, drátokam. konstr. µ = 0,55 b = (b - 0,2 H o ) - boční kontrakce H o... počítat iterativním způsobem (viz stupeň) 2. Posouzení délky stádiště -proti překlopení - proti posunutí

14 Tlak vody: P = V ρ g [kn] P = (h + H +h) 0,5 H ρ g [kn] Hmotnost tělesa: ρ M... měrná hmotnost použitého kamene = 2500 kg m -3 n... % kamen. výplně v 1 m 3 objemu = 0,7 (= 70%) ρ K... měrná hmotnost gabionu ρ K... ρ M n = ,7 = 1750 kg m -3 ρ v... měrná hmotnost vody v mezerách mezi kameny ρ v = ,3 = 300 kg m -3 Měrná hmotnost tělesa: ρ T = ρ K + ρ v = = 2050 kg m Zásady směrových úprav bystřin

15 30.Zásady pro volbu druhu opevnění bystřin

16