TICHÁ ORLICE, Verměřovice - Králíky (ř.km 71,403 95,319) stanovení záplavového území Technická zpráva

Transkript

1 TICHÁ ORLICE, Verměřovice - Králíky (ř.km 71,403 95,319) stanovení záplavového území Technická zpráva Povodí Labe, státní podnik Hradec Králové Prosinec 2015 výškový systém Bpv

2 OBSAH 1. Úvod Podklady Popis zájmového území Sestavení matematického modelu Geodetické podklady Stanovení okrajových podmínek Dolní okrajová podmínka Horní okrajová podmínka Stanovení drsnosti Objekty na toku Mosty Stupně a jezy Výpočet průběhu hladin Psaný podélný profil hladin u N-letých průtoků Tiché Orlice Závěr

3 1. Úvod Studie vymezení záplavového území byla zpracována na toku Tichá Orlice v úseku Verměřovice - Králíky. Jejím cílem bylo sestavit matematický model proudění toku Tichá Orlice v úseku ř.km 71,403 95,319, provést výpočet hladin povodňových průtoků a vymezit rozsah záplavového území pro Q 5, Q 20, Q 100 a aktivní zóny záplavového území. Vzhledem k charakteru koryta toku a inundačního území byla pro výpočet užita metoda výpočtu ustáleného nerovnoměrného proudění po úsecích Podklady - geodetické zaměření údolních profilů (GEODÉZIE VÝCHODNÍ ČECHY 11/2012) - hydrologické údaje (ČHMÚ, VÚV) - letecké snímky - fotodokumentace objektů na toku - digitální model terénu (2012) - situace 1 : Popis zájmového území V horním povodí Tiché Orlice byly v roce 2007 dokončeny dvě suché nádrže, první na Tiché Orlici pod Králíky - suchá nádrž Králíky, a druhá na Lipkovském potoce před soutokem s Tichou Orlicí - suchá nádrž Dolní Lipka. Koncem sedmdesátých let 20. století byla na Tiché Orlici vybudována první suchá nádrž nad soutokem s Lipkovským potokem - suchá nádrž Lichkov. Tichá Orlice je ze dvou zdrojnic řeky Orlice, pramení na západním svahu Jeřábu a teče západním směrem podhůřím Orlických hor k Mladkovu, kde se otáčí k jihu. Z Letohradu několikrát mění směr až k Chocni, kde se obrací na severozápad, a tímto směrem teče Třebechovickou tabulí, širokým a plochým údolím, až k soutoku s Divokou Orlicí u Albrechtic nad Orlicí. Zájmové území tohoto úseků se rozkládá mezi Kunčicemi a Verměřovicemi. Tichá Orlice pramení na západním svahu Jeřábu, nejvyšší hoře Hrubého lesa v Hanušovické vrchovině. Prvním větším městem na dlouhé trati jsou Králíky. Pod Králíky teče Tichá Orlice lučinami, které byly v 80. letech minulého století odvodněny a koryto řeky bylo upraveno. Říčka se stáčí na západ a před Lichkovem přijímá zprava první větší přítok, Lipkovský potok. Tichá Orlice se rychle ztrácí v sevřeném průlomovém údolí, které si řeka vyhloubila v nejjižnějším výběžku Orlických hor, v pásmu Suchého vrchu. Míjí Mladkov a hlubokým údolím teče řeka do Těchotína. Perlou mezi městy, kterými Tichá Orlice protéká, je město Jablonné nad Orlicí. Leží na ostrohu nad soutokem s levostranným potokem Orlička. Městem protéká v upraveném korytě a dále pokračuje těsným údolí, míjí lom v Mistrovicích, ve kterém se v letech lámal kámen na úpravu Tiché Orlice v okolí Ústí nad Orlicí a Chocně. Pod mistrovickým lomem řeka vytvořila dva protisměrné oblouky se strmými nárazovými svahy, vytvořenými ve vápenných jílovcích a slínovcích. Na začátku obce Verměřovice stojí empírový obloukový most z druhé poloviny 19. století, který je technickou památkou. U soutoku s potokem Čermná naráží Tichá Orlice kolmo na Žampašskou vrchovinu a prudce stáčí koryto podél kopce Hůra. Pod soutokem s Čermnou míjí starobylé vesnice Orlici a Kunštát a pokračuje směr Letohrad. Odtokové poměry významně ovlivňují objekty na toku (mosty, lávky, stupně, jezy), které jsou zdokumentovány v příloze č.6 Fotodokumentace. 3

4 2. Sestavení matematického modelu Pro výpočet byl použit programový prostředek HEC-RAS River Analysis System Version 5.0 vytvořený US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center Geodetické podklady Základním podkladem pro sestavení modelu proudění jsou příčné profily koryta toku Tichá Orlice v kombinaci s digitálním modelem terénu v inundačním území. Příčné profily jsou zadávány souřadnicemi x(m) a y(m n.m.). Samostatně jsou označeny body tvořící břehy koryta. Samostatně, pro takto rozdělený profil, jsou zadány drsnosti (dle Manninga) (t.j. pro levou inundaci, koryto a pravou inundaci). V případě proměnlivého charakteru, je možné zadávat drsnosti přímo k jednotlivým zaměřeným bodům profilu. Poloha profilu v modelu je charakterizována zadanou vzdáleností od předchozího. Zakřivení trasy toku je reprezentováno samostatným zadáním vzdálenosti pro levou inundaci, koryto a pravou inundaci. Neprůtočné překážky byly zadány jako neprůtočné části příčného profilu. V případě, že břehy koryta jsou nasedlané a je předpoklad, že prostor inundace do výšky břehů se bude pouze plnit, je možné tyto části údolních profilů označit jako neaktivní. Systém umožňuje interpolaci mezilehlých profilů ze sousedních. Umístění profilů je zřejmé z přílohy Situace Stanovení okrajových podmínek Dolní okrajová podmínka Jako dolní okrajová podmínka byly pro počítaný úsek Tiché Orlice použity hladiny n- letých vod převzaté ze studie záplavového území Tichá Orlice, Letohrad - Verměřovice zpracované firmou VRV a.s. v roce 2013 v rámci projektu Mapy povodňového nebezpečí a povodňových rizik. Q 1 = 389,65 m n.m. Q 2 = 389,8 m n.m. Q 5 = 389,98 m n.m. Q 10 = 390,07 m n.m. Q 20 = 390,17 m n.m. Q 50 = 390,42 m n.m. Q 100 = 390,66 m n.m. Veškerá použitá data jsou zadána ve výškovém systému Bpv Horní okrajová podmínka Při horní okrajové podmínce se vycházelo z transformačních průtoků pod poldrem Králíky. Dále byla ve výpočtu použita škála ovlivněných průtoků toku Tichá Orlice zpracovaná Výzkumným ústavem vodohospodářským (VÚV TGM) v následujících profilech: 4

5 PROFIL N pod Lipkovským potokem Q N 8, ,2 21,3 30,8 54,6 82,5 pod Těchonínským potokem (m 3 /s) 17,3 20,5 28,9 37,7 51, nad Čermnou 27,2 37,5 54,2 69, Pro výpočet bylo použito následující rozdělení průtoků: ř.km Q 1 Q 2 Q 5 Q 10 Q 20 Q 50 Q Stanovení drsnosti Výpočet byl kalibrován na povodňové značky z historické povodně, která proběhla v roce Na základě této kalibrace byla do modelu zadána Manningova drsnost pro koryto v rozmezí (0,035 0,05) a pro inundaci v rozmezí (0,055 0,075) pro inundaci Objekty na toku Mosty Simulace proudění v mostu je provedena pomocí čtyř profilů, jak je zřejmé z následujícího schématu. Most je zadán souřadnicemi profilů nad a pod mostem. Následně jsou zadány souřadnice násypu komunikace a vlastní nosné konstrukce mostu (případně pilířů). 5

6 Při výpočtu je uvažováno s rovnicí energetickou (t.j. proudění je charakterizováno průtočnými profily) a momentovou. Po vyčíslení je vybráno největší vzdutí. Postupně je vypočtena rovnováha momentů pro jednotlivé profily: 3 BH BD 2 mezi profily 2 a BD A BD.Y BD 2 BD.Q BD g.a BD A 2.Y 2 A PBD.Y PBD 2.Q 2 g.a 2 2 F f W x mezi profily BD a BH A BH.Y BH 2 BH.Q BH g.a BH A BD.Y BD 2 BD.Q BD g.a BD F f W x mezi profily BH a 3 A 3.Y Q 3 g.a 3 A BH.Y BH BH.Q 2 BH g.abh A P BH.Y PBH 1 2 C D A PBH.Q 3 2 g.a 3 F f W x A 2,A BD...aktivní průtočná plocha v daných profilech A PBD.....zastavěná plocha pilířem v dolním profilu Y 2,Y BD..vzdálenost mezi hladinou a těžištěm aktivní průtočné plocha v daných profilech Y PBD.vzdálenost mezi hladinou a těžištěm zastavěné plochy pilířem v dolním profilu 2, BD rychlostní koeficient Q 2,Q BD...průtok F f... třecí síla W x... složka gravitační síly ve směru proudění C D...ztrátový součinitel vyjadřující tvar pilíře : 1,20 kruhový 2,00 kolmý 1,39 trojúhelníkový 90 o 0,29 eliptický 8: Stupně a jezy při výpočtu byl použit vztah Q C.L.H 3 2 kde : C... průtokový součinitel (2,6-4,0) L...délka přelivné hrany H...rozdíl mezi kótou čáry energie a přepadovou hranou 6

7 2.5. Výpočet průběhu hladin Výpočet byl proveden dle metodiky výpočtu ustáleného nerovnoměrného proudění pro zaměřené údolní profily toku Tichá Orlice. Průtočný profil je rozdělen na tři samostatné části (inundace + vlastní tok), které jsou charakterizovány stupněm drsnosti. Program počítá pro zadaný průtok odpovídající přírůstek kóty hladiny, dle vztahu pro výpočet ustáleného nerovnoměrného průtoku v přirozeném korytě. Výpočet je proveden na základě následujících předpokladů: - hladina je v celém profilu vodorovná - hladina je v celém profilu spojitá - křivka zatopených ploch je spojitá a neklesající čára energie he čára hladiny H2 H1 Z2 dno srovnávací rovina Z1 H 2 Z v 2 2.g H 1 Z v 1 2.g h e kde : H 1,2...hloubka (m), Z 1,2...výška dna nad srovnávací rovinou (m n.m.),...rychlostní koeficient, g...tíhové zrychlení (g=9.81 m/s 2 ), v 1,v 2...střední profilová rychlost dolního a horního profilu ( m/s), h e...rozdíl čáry energie (m). 7

8 3. Psaný podélný profil hlahdin u N-letých průtoků Tiché Orlice ř.km H(Q 1 ) [m] H(Q 2 ) [m] H(Q 5 ) [m] H(Q 10 ) [m] H(Q 20 ) [m] H(Q 50 ) [m] H(Q 100 ) [m] PEVNÝ LOMENÝ JEZ MISTROVICE DVOUPÓLOVÝ ŽB SILNIČNÍ MOST U LOMU MISTROVICE PEVNÝ LOMENÝ JEZ U KAMENOLOMU ŽB SILNIČNÍ MOST U ČOV JABLONNÉ PŘÍHRADOVÝ MOST U F. LUX

9 SPÁDOVÝ STUPEŇ VÁLCOVÝ JEZ JABLONNÉ N/O KLENBOVÝ TŘÍPÓLOVÝ SILNIČNÍ MOST JABLONNÉ N/O SPÁDOVÝ STUPEŇ ŽB LÁVKA ISOLIT JABLONNÉ N/O jez ISOLIT JEZ JEZ JEZ OCELOVÁ LÁVKA U DŘEVOTVARU SPÁDOVÝ STUPEŇ POD VAKSTAVEM SILNIČNÍ MOSTEK VAKSTAV

10 SILNIČNÍ MOST SOBKOVICE PEVNÝ JEZ S KLAPKOU SOBKOVICE LIMNIGRAF SOBKOVICE OCELOVÝ MOSTEK TĚCHONÍN POD K.T.C ŽB SILNIČNÍ MOST TĚCHONÍN

11 OCELOVÁ LÁVKA CELNÉ OCELOVÁ LÁVKA CELNÉ SILNIČNÍ MOSTEK CELNÉ OCELOVÝ MOSTEK U TRATI CELNÉ OCELOVÝ MOSTEK CELNÉ PEVNÝ JEZ S MVE CELNÉ (V REKONSTRUKCI) OCELOVÁ LÁVKA U ČOV MLADKOV ŽB SILNIČNÍ MOST MLADKOV PEVNÝ JEZ MLADKOV

12 SILNIČNÍ DVOUPOLOVÝ MOST MLADKOV PEVNÝ JEZ S NÁPLATKAMI NAD MLADKOVEM LÁVKA LICHKOV SIL.MOSTEK LICHKOV (2X INUNDAČNÍ) LÁVKA LICHKOV SILNIČNÍ MOST LICHKOV OCELOVÁ LÁVKA LICHKOV SIL. MOSTEK OCELOVÝ LICHKOV U KOVÁRNY

13 OCELOVÝ MOST U LIMNIGRAFU LICHKOV ŽB SILNIČNÍ MOST ŠIKMÝ HRÁZ POLDRU LICHKOV SILNIČNÍ MOST DOLNÍ BOŘÍKOVICE SILNIČNÍ MOST U UČILIŠTĚ KRÁLÍKY MOSTEK POD POLDREM KRÁLÍKY HRÁZ POLDRU KRÁLÍKY

14 4. Závěr Pro výpočet ustáleného nerovnoměrného proudění byl použit programový software HEC-RAS River Analysis System Version 5.0 vytvořený US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center. Hydrologické údaje byly zpracovány Českým hydrometeorologickým ústavem. Pro takto získané podklady byl proveden výpočet ustáleného nerovnoměrného proudění metodou po úsecích pro průtoky Q N=5,20,100. Pro tyto průtoky byl vymezen rozsah záplavového území v situaci v měřítku 1:5000. Dále byl vymezen rozsah aktivní zóny záplavového území. 14