Studie ohroženého území zvláštní povodní OBSAH

Transkript

1 OBSAH 1 ÚVOD POUŽITÉ PODKLADY ZADÁNÍ A VYMEZENÍ ROZSAHU STUDIE Vymezení základních pojmů Zadání studie ZÁKLADNÍ ÚDAJE O VODNÍM DÍLE Identifikační údaje Základní technické údaje POUŽITÉ VÝPOČETNÍ PROSTŘEDKY, VSTUPNÍ PODMÍNKY A POSTUPY Hydrologické poměry parametry směrodatné zvláštní povodně ŘEŠENÍ ÚZEMÍ OHROŽENÉHO ZVLÁŠTNÍ POVODNÍ Vymezení zájmového území Přístup ke zpracování studie Transformace ZPV 1 rybníky pod rybníkem Strašil Použité výpočetní prostředky, vstupní podmínky a postupy pro řešení transformace ZPV 1 zájmovým územím Hydrologické údaje zájmového území Schematizace říční sítě Objekty na toku Drsnostní charakteristiky Okrajové podmínky Předpokládané průtokové poměry Shrnutí výsledků výpočtu postupu zvláštní povodně ZÁVĚRY A DOPORUČENÍ SEZNAM PŘÍLOH ROZDĚLOVNÍK VODNÍ DÍLA TBD a.s., listopad 2011

2 1 ÚVOD Předloženou studii vypracovala akciová společnost VODNÍ DÍLA TBD pro Dvůr Lnáře spol. s r.o., na základě objednávky č. zhotovitele 3268/11 ze dne Zadání studie vyplývá z povinností vlastníka vodního díla podle zákona č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů. Obsah a forma studie odpovídá metodickým pokynům č. 3/00 [10] a č. 14/05 [11] odboru ochrany vod Ministerstva životního prostředí (MŽP), které jsou uvedeny v kapitole 2. Veškeré výškové údaje uváděné v této studii jsou v systému Balt po vyrovnání. 2 POUŽITÉ PODKLADY [1] Podrobná prohlídka zájmového území; provedl zpracovatel studie VODNÍ DÍLA TBD a. s. v září a říjnu [2] Zaměření objektů a charakteristických příčných profilů Hradišťského potoka; provedl zpracovatel studie VODNÍ DÍLA TBD a. s. v říjnu [3] HEC-RAS Hydraulic Reference Manual a User s Manual, version 4.1, january [4] Základní vodohospodářská mapa 1:50 000, list (Blatná). [5] Digitální rastrová barevná základní mapa ČR 1:10 000, Český úřad zeměměřičský a katastrální, pro účely studie zakoupil zpracovatel studie VODNÍ DÍLA TBD a. s. [6] Rybník Strašil - parametry zvláštních povodní, VODNÍ DÍLA TBD a. s., únor [7] Manipulační řád pro vodní dílo rybník Nový, VODNÍ DÍLA TBD a. s., listopad [8] Rybník Hořejší - odborný posudek technického stavu hráze, VODNÍ DÍLA TBD a. s., červen [9] Zákon č. 254/2001 Sb., o vodách a o změně některých zákonů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů. [10] Metodický pokyn č. 3/00 odboru ochrany vod Ministerstva životního prostředí pro stanovení účinků zvláštních povodní a jejich začlenění do povodňových plánů (Věstník MŽP, červenec 2000, částka 7). [11] Metodický pokyn č. 14/05 odboru ochrany vod Ministerstva životního prostředí pro zpracování plánu ochrany území pod vodním dílem před zvláštní povodní (Věstník MŽP, září 2005, částka 9). [12] Vyhláška č. 471/2001 Sb., o TBD nad vodními díly, ve znění vyhlášky č. 255/2010 Sb. [13] TNV Povodňové plány (únor 2001). [14] Zákon o integrovaném záchranném systému č. 239/2000 Sb. VODNÍ DÍLA TBD a.s., listopad 2011 Strana 1

3 [15] Zákon o krizovém řízení č. 240/2000 Sb. [16] Vyhláška o některých podrobnostech zabezpečení integrovaného záchranného systému č. 328/ ZADÁNÍ A VYMEZENÍ ROZSAHU STUDIE 3.1 Vymezení základních pojmů Zvláštní povodeň (ZPV) - Povodeň způsobená poruchou či havárií vodního díla vzdouvajícího nebo akumulujícího vodu, nebo nouzovým řešením kritické situace na vodním díle vyvolávající vznik mimořádné události na území pod vodním dílem. - ZPV typ 1 je průtoková vlna vzniklá narušením vzdouvacího tělesa (hráze) vodního díla. - ZPV typ 2 je průtoková vlna vzniklá poruchou hradící konstrukce bezpečnostních a výpustných zařízení vodního díla. - ZPV typ 3 je průtoková vlna vzniklá nouzovým řešením kritické situace ohrožující bezpečnost vodního díla prostřednictvím nezbytného mimořádného vypouštění vody z vodního díla, zejména při nebezpečí havárie uzávěrů a hrazení bezpečnostních a výpustných zařízení nebo při nebezpečí protržení hráze vodního díla. Území ohrožené zvláštními povodněmi - Území, které může být při výskytu zvláštní povodně zaplaveno vodou ( 69, zák. č. 254/2001 Sb., o vodách). Záplavová čára - Křivka odpovídající průsečnici hladiny vody se zemským povrchem při zaplavení území povodní ( 2 vyhl. č. 236/2002 Sb.). Záplavové území - Administrativně určené území, které může být při výskytu přirozené povodně zaplaveno vodou ( 66, odst. 1 zák. č. 254/2001 Sb., o vodách). - Území vymezené záplavovou čárou ( 2 vyhl. č. 236/2002 Sb.). Inundační území - Území přilehlé k vodnímu toku, které je zaplavováno při průtocích přesahující kapacitu koryta vodního toku ( 2 vyhl. č. 236/2002 Sb.). 3.2 Zadání studie Studie má za úkol vymezit území ohrožené zvláštní povodní vzniklé při hypotetické havárii hráze rybníka Strašil. VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 2

4 Hlavní cíle této studie jsou: - vytvořit hydrodynamický jednorozměrný model zájmového území pod rybníkem Strašil pro řešení nerovnoměrného neustáleného proudění; - pomocí vytvořeného modelu simulovat průběh vybraného typu zvláštní povodňové vlny vzniklé havárií (protržením hráze) vodního díla (ZPV typ 1); - výsledky zpracovat do následujících výstupů v tištěné a digitální formě: - technická zpráva, - situace 1: se zakreslenou čárou vybraného typu zvláštní povodně, - psaný podélný profil řešeného území s časovým průběhem zvláštní povodně. 4 ZÁKLADNÍ ÚDAJE O VODNÍM DÍLE 4.1 Identifikační údaje Název VD: rybník Strašil Obec: Nezdřev Kat. území: Nezdřev Kraj: Plzeňský Vodohospodářské mapy č.: (Blatná) Č. hydrolog. pořadí povodí: Tok: Hradišťský potok Účel vodního díla: rybochovný, akumulační a krajinotvorný Kategorie vodního díla: III. (ve smyslu 61, odst. 2, zák. č. 254/2001 Sb., o vodách, ve znění pozdějších předpisů) Příslušný vodoprávní úřad: Městský úřad Nepomuk, odbor výstavby a životního prostředí, náměstí Augustina Němejce 63, Nepomuk 4.2 Základní technické údaje Typ hráze: zemní, sypaná Délka hráze v koruně: 355 m Max. výška hráze nad údolím: 8,5 m Šířka koruny hráze: 6 m Sklon návodního svahu: 1:1,85 Sklon vzdušního svahu: 1:2,0-2,5 Kóta koruny hráze: min. 504,20 m n. m. Bezpečnostní přeliv: kamenný práh s dřevěnými hradidly, délka přelivné hrany 1,98 m Výpustné zařízení: dřevěné potrubí s lopatou, průřezové rozměry potrubí 0,30x0,55 m, délka potrubí 33 m Údaje převzaty z podkladu [7]. VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 3

5 5 POUŽITÉ VÝPOČETNÍ PROSTŘEDKY, VSTUPNÍ PODMÍNKY A POSTUPY 5.1 Hydrologické poměry Uvádíme základní hydrologické údaje poskytnuté ČHMÚ, pobočkou České Budějovice, pod zn. 803/03, ze dne Plocha povodí k profilu hráze rybníka Strašil: 9,20 km 2 N leté průtoky (Q N ) v m 3.s -1 (III. třída spolehlivosti): N Q N 2,4 3,7 5,6 7,4 9, ) Zpracovatel této studie měl rovněž k dispozici průběhy teoretické 50 leté a 100 leté povodňové vlny zaslaných ČHMÚ, pobočka České Budějovice dopisem zn. 803/03, ze dne parametry směrodatné zvláštní povodně V roce 2011 byl společností VODNÍ DÍLA TBD a.s. vypracován dokument Parametry zvláštních povodní pro rybník Strašil [6], který se zabývá zejména odvozením časového průběhu a parametrů zvláštní povodně při narušení vzdouvacího prvku vodního díla (označení ZPV 1). Jako podklad pro simulaci extrémního zatížení hráze a naplnění nádrže byla použita teoretická PV 1000, která patří do kategorie nestandardních hydrologických údajů. Její průběh byl odvozen extrapolací základních N letých průtoků a analogií průběhu povodní s dobou opakování 50 a 100 let. Pro řešení účinků zvláštních povodní (postup ZPV údolím pod hrází a doplnění povodňových plánů) byl použit, v souladu s čl. 5.7 Metodického pokynu pro stanovení účinků zvláštních povodní a jejich začlenění do povodňových plánů podle 71 zákona č. 245/2001 Sb., o vodách a změně některých předpisů (vodní zákon), ve znění pozdějších předpisů, jako podklad hydrogram ZPV 1 podle varianty 3 s kulminací v 517 minutě po modelovém začátku poruchy přelitím hráze o velikosti Q ZPV = 464 m 3.s -1. Tento hydrogram představuje největší možné následky při havárii díla v kombinaci extrémní hydrologickou povodní Narušení vzdouvacího prvku vodního díla (označení ZPV1) vlivem přelití hráze za extrémní povodňové situace Nejčetnější příčina destrukce sypané hráze je podle statistik její přelití za povodně v důsledku nedostatečné nebo dočasně snížené kapacity bezpečnostních a výpustných zařízení. K tomu může dojít při jejich poruše, ucpání splávím nebo při výskytu extrémní hydrologické situace, větší než je kontrolní povodeň. 1) Hodnoty Q 1000 a W PV 1000 byly odvozeny extrapolací základních N-letých průtoků a analogií s hydrogramy povodní s menší dobou opakování. VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 4

6 Protože rybník Strašil patří do III. kategorie vodních děl s potencionálním nebezpečím ohrožení lidských životů, je třeba podle normy TNV jako kontrolní povodňovou vlnu (KPV) uvažovat povodeň s dobou opakování N = 1000 let (PV 1000). Výchozí podmínkou pro určení toho, zda bude či nebude hráz VD přelita, je znalost teoretického časového průběhu této povodňové vlny. Zpracovatel tohoto dokumentu měl k dispozici pouze základní řadu N-letých vod pro N = 1 až 100 a průběh povodňových vln s dobou opakování 50 a 100 let. Hydrogram PV 1000 byl zpracovatelem posudku odvozen ze známých hydrogramů PV 50 a PV 100. Výsledná odvozená hodnota kulminace je Q 1000 = 22 m 3.s -1, objem W PV1000 = 781 tis.m 3. Při plně průtočném bezpečnostním přelivu (bez vlivu spodní výpusti) a navazujícím propustku k přelití koruny hráze nedojde. Kontrolní PV 1000 (KPV) odvozenou zpracovatelem posudku pro tento účel převede rybník Strašil při kapacitě volného bezpečnostního přelivu a navazujícího propustku při maximální hladině 504,11 m n.m., tedy 9 cm pod min. kótou koruny hráze. Není tak splněno normami požadované převýšení z hlediska vzniku větrových vln (viz příloha č. 7). Protože rezervy v kapacitě bezpečnostních zařízení a v retenci nádrže jsou ve srovnání s možnou přesností určení parametrů KPV nízké, je pro rybník Strašil účelné uvažovat přelití za povodně jako teoreticky možnou příčinou destrukce sypané hráze. Pro účely tohoto posudku byl nasimulován extrémní stav, kdy by vlivem spláví, které lze při průchodu KPV 1000 očekávat, došlo k úplnému ucpání propustku navazujícího na bezpečnostní přeliv. Výsledný hydrogram ZPV je doložen ve variantě s označením č. 3, příloha 1 a Stanovení časového průběhu a parametrů zvláštních povodní Programové a výpočetní prostředky a postupy Pro sestavení časové závislosti průtoku průrvou (ZPV 1) byl použit program Boss Breach, verze 2.0 matematický model eroze zemního tělesa založený na hydraulických, erozních a transportních rovnicích, které zohledňují geometrii vyšetřované hráze a materiálové parametry zemin v tělese hráze (např. Manning - proudění, Darcy - tření, Strickler - drsnost, Meyer-Peter a Müller - transport sedimentů). Vývoj průrvy a odvozený kulminační průlomový průtok byl kontrolován a případně korigován podle statistického zpracování skutečných poruch sypaných hrází, podle geometrických parametrů, typu konstrukce, druhu materiálů hráze, opevnění koruny a svahů a objemu vody v nádrži. Výpočty byly provedeny v několika variantách, jednotlivé ovlivňující parametry a vstupní hodnoty (aktuální naplnění rybníka, přítok, typ poruchy, umístění poruchy, fyzikální vlastnosti materiálů hráze atd.) byly zadávány v intervalovém rozsahu a byla provedena rozsáhlá citlivostní analýza. Vzhledem k rozsahu prací a účelu, ke kterému mají sloužit její výsledky, jsou blíže popsány a dokladovány dále popsané charakteristické varianty, jejichž rozpětí výsledků postihuje prakticky celý řešený soubor variant. Samostatnou problematikou bylo zahrnutí vlivu odtokových poměrů pod hrází na vlastní vývoj průrvy v sypané hrázi. Předmětem prací nebylo podrobnější řešení postupu zvláštních VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 5

7 povodní územím pod hrází. Zohlednění odtokových poměrů pod hrází do výpočtu hydrogramů zvláštních povodní bylo provedeno zjednodušeným způsobem vliv dolní vody byl do výpočtů zaveden orientačně charakteristickým profilem údolí pod hrází, průměrným sklonem dna údolí s odhadem průměrné drsnosti. V některých případech, zejména při uvažování poruchy v dolních partiích tělesa hráze a morfologii údolí, která neumožňuje volný odtok vody, může být vliv dolní vody na časový vývoj průrvy a hydrogramu zvláštní povodně značný Výchozí podmínky a předpoklady výpočtu Jedná se o variantu poruchy přelitím hráze od počáteční úrovně hladiny v nádrži na normální hladině 502,53 m n.m. za průchodu extrémní povodně (Q 1000 = 22 m 3.s -1 ). Při řešení této varianty jsme předpokládali, že došlo k vyvinutí erozní rýhy na vzdušním svahu hráze s počátečním rozměrem 0,1 m v průběhu PV Ve variantě je uvažována extrémní situaci, kdy propustek navazující na bezpečnostní přeliv je zcela zanesen plaveninami, tzn. že odtok bezpečnostním přelivem je nulový. Podrobnější vstupní údaje jsou uvedeny v následující tabulce: Počáteční hladina vody v nádrži 502,53 m n.m. Přítok do nádrže během poruchy PV Minimální kóta koruny hráze 504,20 m n.m. Šířka koruny hráze 6,00 m Délka koruny hráze 355 m Nejnižší úroveň založení hráze 494,50 m n.m. Sklon návodního svahu hráze 1 : m průměrně 1,85 Sklon vzdušního svahu hráze 1 : m průměrně 2,25 Materiál hráze: zrno D 50 0,25 mm Materiál hráze: koeficient pórovitosti 0,47 Materiál hráze: měrná hmotnost 1950 kg.m -3 Materiál hráze: úhel vnitřního tření (ef.) 30 Materiál hráze: soudržnost (ef.) N.m -2 Průměrný podélný sklon toku pod VD: převýšení úseku 3 m Průměrný podélný sklon toku pod VD: délka úseku 1 km Pf pod VD průměrná drsnost údolí pod VD (Manning) 0,057 VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 6

8 Výsledky řešení Podrobné výsledky řešení jsou uvedeny v grafické a tabelární formě v příloze 1 a 2, kde jsou v časovém sledu zaznamenány přítoky do nádrže, celkové odtoky z nádrže průrvou, objem vody odteklé z nádrže a hladina v nádrži. Hlavní výsledky řešení : doba vzestupné větve ZPV 1 kulminace ZPV 1 objem vody odteklý z nádrže do konce simulace hladina v nádrži na konci simulace [min] [m 3. s -1 ] [mil. m 3 ] [m n.m.] , ,89 Komentář k výsledkům: Maximálního průtoku průrvou bude podle modelového výpočtu dosaženo po 517 minutách od začátku simulace. Poté průtok vznikající průrvou v hrázi klesá až na průtok o velikosti asi 30 m 3.s -1, kdy dojde téměř k vyrovnání přítoku do nádrže s celkovým odtokem z profilu hráze rybníka Strašil. Konečný tvar průrvy je schematizován lichoběžníkovým otvorem šířky 6,4 m v patě hráze a 17,6 m v její koruně s úhlem stěn průrvy 30. Otvor se vyvíjel až do konce simulace a jeho dno dosáhlo na úroveň terénu v podhrází (pro výpočet uvažován na kótě 494,50 m n.m.). 6 ŘEŠENÍ ÚZEMÍ OHROŽENÉHO ZVLÁŠTNÍ POVODNÍ 6.1 Vymezení zájmového území Zájmovým územím se rozumí území pod rybníkem Strašil, ve kterém se povodňová vlna zvláštní povodně, vzniklá havárií vodního díla, ztransformuje na parametry nižší než hydrologická povodeň PV 100, tj. průtok klesne pod Q 100 a úroveň hladiny pod H 100. Zájmové území je předpokládáno od hráze rybníka Strašil po hráz Hořejšího rybníka. Nacházejí se v něm následující prvky, které budou svým charakterem ovlivňovat výsledné řešení průchodu zvláštní povodně: rybníky Protivský a Jámský, boční bezejmenný rybník u silnice č.2015 na okraji obce Hradiště, Nový rybník a Hořejší rybník, zastavěné území obce Hradiště, silniční náspy a mosty. Podrobné situace území ohroženého zvláštní povodní jsou v příloze Přístup ke zpracování studie Skutečný stav koryta toku a území ohroženého průchodem zvláštní povodně při poruše hráze rybníka Strašil byl zdokumentován při podrobné prohlídce zájmového území [1]. Pořízená fotodokumentace zachycuje stav v září a říjnu 2011 a je uložena u zpracovatele studie. Tvarové charakteristiky zájmového území objektů byly převzaty ze zaměření [2] provedeného zpracovatelem studie v říjnu VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 7

9 Na základě těchto podkladů a mapového díla ZABAGED [5] byl vytvořen digitální model terénu v programu ATLAS-DMT, z něhož byly vygenerovány charakteristické příčné profily, které přiměřeně vystihují tvar údolí pro výpočet průběhu zvláštní povodně. Na základě charakteristických příčných řezů byl vytvořen model toku v programu HEC-RAS, který byl využit pro simulování postupu zvláštní povodně. Rozsah takto modelovaného území byl zaveden od hráze rybníka Strašil až po profil hráze Hořejšího rybníka. Parametry vybraného typu simulované zvláštní povodňové vlny z rybníka Strašil, použité jako vstup pro hydrodynamický model, jsou přehledně uvedeny v kapitole 5. Výstupy a závěry této studie vycházejí z výsledků výpočtů provedených pomocí vytvořeného hydrodynamického modelu popsaného podrobněji v kapitole 6.4. Rozsah území ohroženého zvláštní povodní je přehledně znázorněn v situacích 1: v příloze 3. Kulminace zvláštní povodně, maximální dosažené hladiny v jednotlivých profilech a postupové doby kulminace zvláštní povodně jsou uvedeny formou psaného podélného profilu v příloze Transformace ZPV 1 rybníky pod rybníkem Strašil S transformací ZPV 1 z rybníka Strašil níže položenými rybníky Protivský a Jámský nebylo uvažováno. Jedná se o dva rybníky o výměře zhruba 3,5 ha, jejich volné retenční prostory nemůžou ovlivnit ZPV typu 1 z rybníka Strašil. Z toho důvodu se předpokládá jejich destrukce dříve, než dojde v profilu jejich hráze ke kulminaci zvláštní povodně z rybníka Strašil. Z toho důvodu byl k simulované ZPV 1 připočten objem obou rybníků při normální hladině, který byl odečten z vodohospodářské mapy. Po toku níže pod obcí Hradiště je dvojice větších rybníků (rybník Nový o výměře 28,0 ha a rybník Hořejší o výměře 22,4 ha). Transformační účinek obou rybníků byl do modelu zaveden pomocí rozšířených příčných profilů toku a vložením objektů hrází, jejich vliv je uveden v závěru studie. Při výpočtu bylo uvažováno s charakteristikou Nového rybníka převzatou z podkladu [7] a s charakteristikou rybníka Hořejší převzatou z podkladu [8]. Jako přítok byla zadána ZPV 1 v území pod rybníkem Strašil odpovídající příslušnému příčnému profilu. Při řešení transformace bylo uvažováno s odtokem plnou kapacitou bezpečnostních přelivů obou níže položených rybníků. Před příchodem zvláštní povodně byla v obou rybnících uvažována normální hladina v úrovni 459,15 m n.m. (Nový rybník) a 453,27 m n. m. (rybník Hořejší). 6.4 Použité výpočetní prostředky, vstupní podmínky a postupy pro řešení transformace ZPV 1 zájmovým územím Pro numerické řešení úrovní hladin v zájmovém území byl pro vybranou povodňovou vlnu použit programový prostředek HEC RAS 4.1. (Hydrologic Engineering Center`s River Analysis System). Jedná se o software umožňující výpočet ustáleného i neustáleného jednorozměrného (1D) proudění v umělých i přirozených korytech a přilehlých inundacích. VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 8

10 Základní výpočetní procedura pro nerovnoměrné neustálené proudění je založena na řešení dvou diferenciálních rovnic (Saint Venantovy rovnice): a) rovnice spojitosti, která je po úpravách použita ve tvaru:, kde A průřezová plocha (m 2 ) t čas (s), Q průtok (m 3.s -1 ) x podélný rozměr (m) q boční přítok na jednotku délky (m 2.s -1 ) b) rovnice hybnosti vycházející z druhého Newtonova zákona je po úpravě použita ve tvaru: kde A průřezová plocha (m 2 ) t čas (s), Q průtok (m 3.s -1 ) x podélný rozměr (m) q boční přítok na jednotku délky (m 2.s -1 ) v p rychlost ve směru přítoku, který uzavírá se směrem toku úhel φ (m.s -1 ) i 0 sklon dna i E sklon čáry energie g tíhové zrychlení (m.s -2 ) y střední hloubka (m) φ úhel mezi hlavním směrem proudu a směrem přítoku ( ) Ztráty energie způsobené třením jsou do výpočtu zahrnuty pomocí vyjádření Maningovi a Chezyho rovnice po zjednodušení:,, kde A průřezová plocha (m 2 ) n Maningův součinitel drsnosti (-), Q průtok (m 3.s -1 ) R hydraulický poloměr (-) VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 9

11 K řešení (numerické integraci) diferenciálních rovnic je použita metoda konečných diferencí. Samotný výpočet je rozdělen do 3 kroků. V prvním kroku jsou zpracovávána geometrická data (geometry preprocessor), v druhém kroku je řešen výpočet neustáleného proudění tzn. časový průběh hladiny a průtoků v jednotlivých profilech (unsteady flow simulation), třetí krok se provádí k získání dalších výstupů hydraulických veličin (postprocessor). Základním vstupem pro výpočet je geometrický model zájmového území skládající se ze soustavy příčných řezů a podélného profilu. Výpočetní program umožňuje přímo zadat geometrický tvar a parametry jednotlivých objektů (mosty, propustky, jezy, stupně, zásobní oblast, atd.) bezprostředně mezi dva příčné profily a to v jednotlivých modulech. Dále je možné zadávat v jednotlivých profilech neprůtočné oblasti a to formou neefektivních nebo neprůtočných ploch. V neposlední řadě jsou v jednotlivých příčných profilech zadávány drsnostní součinitelé. Po sestavení geometrického modelu říční sítě včetně objektů je pro simulace nerovnoměrného neustáleného proudění nutné zadat okrajové podmínky. Jako okrajové podmínky na vstupu do modelu mohou být zadány průběh průtoku v čase, průběh hladiny v čase nebo kombinace obojího. Jako okrajové podmínky na výstupu z modelu mohou být zadány průběh průtoku v čase, průběh hladiny v čase nebo kombinace obojího, konsumpční křivka posledního příčného profilu nebo sklon hladiny resp. dna posledního úseku modelu. 6.5 Hydrologické údaje zájmového území Rozsah území ohroženého zvláštní povodní pod rybníkem Strašil byl stanoven až do vzdálenosti, kde se zvláštní povodeň transformuje na parametry nižší, než jsou odvozeny pro hydrologickou povodeň PV 100 (tj. průtok klesne pod Q 100 a úroveň hladiny pod H 100 ). 1 Profil profil hráze rybníka Strašil Staničení Číslo hydrol. pořadí Q 100 Ploch povodí Zdroj [ř.km] [m 3.s -1 ] [km 2 ] 5, ,2 [6] 2 profil hráze rybníka Nový 1, ,0 31,1 [7] 3 profil hráze Hořejšího rybníka (soutok s Lomnicí) 0, ,0 95,86 [8] 6.6 Schematizace říční sítě Geometrické charakteristiky koryta a údolí zájmových úseků toku (podélný profil, příčné profily) byly zpracovány z digitálního geografického modelu České republiky a zaměření současného stavu [2]. Na základě geometrických charakteristik koryt a údolí byl pomocí programu Atlas DMT vypracován digitální model terénu. Staničení zájmového úseku toku odpovídá trase osy Hradišťského potoka a navazujícího toku Lomnice. Počátek staničení je umístěn v profilu hráze Hořejšího rybníka v km 0,000, model je ukončen v místě bezprostředně pod hrází rybníka Strašil v km 5,97. VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 10

12 Podélný profil a soustava 36 příčných profilů tvoří trojrozměrný (3D) geometrický model řešeného úseku toku. Model začíná v km 0,000 (hráz Hořejšího rybníka) a končí profilem v km 5,97 (hráz rybníka Strašil). Vzdálenost mezi dvěma zaměřenými profily ve volném terénu je maximálně 211 m. Při sestavování digitálního geometrického modelu bylo provedeno zahuštění interpolovanými příčnými profily ve vzdálenostech 10 až 25 m. 6.7 Objekty na toku Mosty s náspy situovanými napříč údolím byly začleněny do výpočtu a programem HEC RAS řešeny jako objekty. Při vlastním řešení jednotlivých mostů je počítáno s průtokem pod mostovkou (netlakový, tlakový režim), tak i přes mostovku (přepad přes širokou korunu). Náspy mostů uvažované ve výpočtu: silniční násep komunikace Hradiště Bezděkov v km 4,60; hráz Nového rybníka s komunikací Lnáře Horažďovice v km 1,38; Parametry mostních objektů byly převzaty z podkladu [2]. U ostatních mostů a lávek v zájmovém území bylo uvažováno s tím, že při průchodu zvláštní povodně dojde k destrukci jejich mostovky a tak byly i do výpočtu zahrnuty. Rybniční hráze rybníků Protivský a Jámský nebyly v simulaci průběhu ZPV 1 uvažovány, protože vzhledem k jejich parametrům dojde k jejich porušení před kulminací ZPV 1 z rybníka Strašil, hráze rybníků Nový a Hořejší byly v programu HEC-RAS zadány svojí geometrií a příslušnou provozní hladinou. Jezy, rozdělovací objekty a stupně nacházející se v korytě toku nemají podstatný vliv na výpočet území ohroženého ZPV a proto byly v rámci výpočtu zanedbány nebo nahrazeny lokální změnou podélného sklonu koryta. 6.8 Drsnostní charakteristiky Drsnosti koryta toku a přilehlého inundačního území jsou jedním z rozhodujících faktorů ovlivňujících výsledky řešení. Vzhledem k charakteru proudění při zvláštní povodni v podmínkách toku Hradišťského potoka, kdy voda proudí jak korytem toku, tak i inundačním územím, při velkém množství plavenin v proudu, byla velikost drsnostního součinitele volena různá pro vlastní koryto toku a inundaci. Drsnostní součinitel byl volen v závislosti na druhu opevnění resp. druhu terénu. Při výpočtu bylo uvažováno s hodnotami Manningova součinitele drsnosti pro koryto toku v rozmezí n = 0,03 až 0,05 a pro inundaci v rozmezí 0,04 až 0,12. Tyto hodnoty byly zvoleny na základě podkladu [3]. 6.9 Okrajové podmínky Jako okrajová podmínka na vstupu do modelu byl zadán hydrogram zvláštní povodně typu 1 z rybníka Strašil varianta 3 [6], jehož parametry jsou přehledně uvedeny v kapitole 5. Jako výstupní okrajová podmínka modelu byla zadána normální hladina v Hořejším rybníku na kótě 453,27 m n. m. VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 11

13 6.10 Předpokládané průtokové poměry Výsledné parametry ZPV 1 varianty 3 uvedené v dokumentu [6] a v kapitole 5 této studie, která byla ve shodě s podmínkami metodických pokynů č. 3/00 [10] a č. 14/05 [11] odboru ochrany vod MŽP uvažována jako výchozí průběh vlny zvláštní povodně, jsou přehledně uvedeny v tabelární a grafické podobě v přílohách 1 a 2. Kulminace ZPV 1 vzniklá protržením rybníka Strašil se ve směru toku pozvolna snižuje až do profilu hráze Nového rybníka, kde dojde ke snížení kulminace vlivem transformačního účinku rybníka z 342 m 3.s -1 na 30,5 m 3.s -1 a zpoždění o 49 minut. K přelití hráze Nového rybníka nedojde. Výpočet byl ukončen v profilu hráze rybníka Hořejší, kde se povodňová vlna zvláštní povodně, vzniklá havárií vodního díla, ztransformovala pod parametry hydrologické povodně PV 100. Ztransformovaná kulminace průtoku pod Hořejším rybníkem je Q ZPV1 = 28,8 m 3.s -1 < Q 100 = 45,0 m 3.s -1, doba kulminace je zpožděna o 47 minut. Transformační účinky rybníků Protivský a Jámský nebyly v simulaci průběhu ZPV 1 uvažovány, protože vzhledem jejich parametrům dojde k jejich porušení před kulminací ZPV 1 vzniklé protržením hráze rybníka Strašil, z toho důvodu byl navýšen objem ZPV 1 o objemy zásobních prostorů obou rybníků odečtených z podkladu [4] Shrnutí výsledků výpočtu postupu zvláštní povodně Rozsah území ohroženého zadanou variantou zvláštní povodně ZPV typ 1 varianta 3 z rybníka Strašil (viz přílohy 1 a 2) je vyznačen v mapových podkladech v měřítku 1: v příloze 3. Kóty hladin, kulminace a časový postup zvláštní povodně jsou přehledně uvedeny v psaném podélném profilu v příloze 4. Výpočtem bylo přešetřeno celkem 5,97 km Hradišťského potoka. Výpočet byl ukončen v profilu hráze rybníka Hořejší, kde dojde ke snížení parametrů ZPV 1 pod parametry hydrologické povodně PV 100. Ztransformovaná kulminace průtoku pod Hořejším rybníkem je Q ZPV1 = 28,8 m 3.s -1 < Q 100 = 45,0 m 3.s -1. Postup kulminace povodně (okamžik dosažení kulminačního průtoku a maximální hladiny od počátku vzniku poruchy na hrázi rybníka Strašil) zájmovým územím je podrobně uveden v příloze 4. Počáteční čas T = 0:00 je uvažován v okamžiku začátku poruchy hráze dle hydrogramu varianty 3. Postup snižování kulminace ZPV 1 (transformace ZPV) v zájmovém území je uveden v příloze 4. Dle informací od místních obyvatel došlo v minulosti (pravděpodobně mezi léty 1960 a 1970) k protržení hráze Jámského rybníka, hladina zvláštní povodně tehdy přibližně dosáhla kóty 478,19 m n.m. v profilu č. 23 ve staničení 4,19 km, tj. u domu č.p. 72 (kóta byla zaměřena v úrovni sklepních oken rodinného domu, ke kterým údajně hladina dosahovala). Úroveň hladiny zvláštní povodně vzniklé protržením rybníka Strašil je v tomto profilu 479,46 m n.m., tedy o 1,27 m výše. Při vykreslování hranice území ohroženého ZPV 1 byl upřednostněn před podkladem státního mapového díla ZABAGED [5] podrobný digitální model terénu vycházející z geodetického zaměření zájmového území [1] a [2]. VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 12

14 7 ZÁVĚRY A DOPORUČENÍ Obsahem této studie je stanovení rozsahu území ohroženého zvláštní povodní vzniklou při hypotetickém protržení hráze rybníka Strašil. Vlastní stanovení rozsahu a hranice území ohroženého zvláštní povodní bylo realizováno ve shodě se zákonem č. 254/2001 Sb. a podle metodických pokynů č. 3/00 [10] a č. 14/05 [11] odboru ochrany vod MŽP. Podle provedeného modelového řešení průlomové vlny z rybníka Strašil ZPV typ 1 varianta 3 lze očekávat značné ohrožení lidských životů, materiálních škod i škod na infrastruktuře a to v zastavěném území obce Hradiště. Dále dojde k protržení hrází dvou rybníků (Protivský a Jámský) a destrukci většiny mostů a lávek v zájmovém území toku Hradišťského potoka. Rozsah území ohroženého ZPV 1 je uveden v příloze 3. Zvláštní povodeň je jev, jejíž výskyt nelze předpovědět. Úkolem správců vodních děl a systému technickobezpečnostního dohledu je minimalizovat riziko vzniku zvláštních povodní. Jejich škodlivé účinky jsou mnohem horší než následky přirozených povodní. Systém ochrany před povodněmi je obsažen v zákoně č. 254/2001 Sb., o vodách, hlava IX. Možnosti ochrany objektů v území ohroženém zvláštní povodní pod rybníkem Strašil jsou velmi omezené vzhledem k rychlosti postupu vlny a vzdálenosti obce Hradiště od profilu vodního díla a finanční náročnosti dostatečně účinných opatření. V případě vzniku zvláštní povodně bude možné nanejvýš omezit ztráty na životech včasnou evakuací lidí z ohroženého území. Rozhodující je časový faktor. Rychlost postupu vlny klade zvlášť vysoké nároky na varovný systém, který musí zajistit okamžitou informovanost lidí v ohroženém území a složek záchranného systému (hasiči, policie) a to již v době příznaků možné havárie. Základní ochranou před havárií vodního díla zapříčiňující vznik zvláštní povodně je trvalý technickobezpečnostní dohled nad vodním dílem. Ten je povinně prováděn ve smyslu zákona č. 254/2001 Sb., ve znění pozdějších předpisů. Předpokladem je, že každý projev poruchy, která by mohla předznamenat havárii objektů vodního díla, je včas zaznamenán. Projevy poruch, které znamenají dosažení a překročení mezních a kritických hodnot sledovaných jevů (podle programu technickobezpečnostního dohledu) jsou ve smyslu zákona specifikovány jako stupně povodňové aktivity z hlediska nebezpečí vzniku zvláštních povodní pro vodní dílo. V návaznosti na dosažení těchto stupňů povodňové aktivity jsou následně činěna nezbytná varovná a nouzová opatření. Tato opatření a hranice území ohroženého zvláštní povodní by měly být součástí povodňových plánů. V Praze, listopad 2011 Vypracoval: Ing. Tomáš Pecival Spolupráce: Ing. Radek Vlasák Za VODNÍ DÍLA TBD a. s.: Ing. Petr Smrž vedoucí útvaru 402 VODNÍ DÍLA - TBD a.s., listopad 2011 strana 13

15 8 SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1 Hydrogramu ZPV 1 při poruše hráze rybníka Strašil graf 2 Hydrogramu ZPV 1 při poruše hráze rybníka Strašil tabelární výstup 3 Situace území ohroženého ZPV 1 v měřítku 1 : Psaný podélný profil 9 ROZDĚLOVNÍK 1 až 6 Dvůr Lnáře spol. s r.o., Lnáře 18, Lnáře 7 až 8 VD TBD a. s., útvar 402 a ADIS, Hybernská 40, Praha 1 VODNÍ DÍLA TBD a.s., listopad 2011 Strana 14