Vodohospodářské stavby BS001 Vodní toky a jejich úprava Hrazení bystřin

CZ.1.07/2.2.00/15.0426 Posílení kvality bakalářského studijního programu Stavební Inženýrství Vodohospodářské stavby BS001 Vodní toky a jejich úprava Hrazení bystřin

Harmonogram přednášek 1. Úvod a základní informace o předmětu, úvod do vodního hospodářství ČR 2. Vodní nádrže, přehrady a využití vodní energie 3. Jezy, odběry vody z vodních toků, vodní cesty a plavba 4. Vodní toky a jejich úprava, hrazení bystřin 5. Základní pojmy a vztahy hydrauliky 6. Základní pojmy a vztahy hydrauliky 7. Základní pojmy a vztahy hydrauliky 8. Hydrologie, koloběh vody v přírodě, hydrologie nádrží 9. Rybníky a účelové nádrže, ochrana před velkými vodami, ochranné hráze 10. Závlahy, odvodnění, ochrana a organizace povodí 11. Inženýrské sítě 12. Zásobování pitnou vodou, úprava a doprava vody, balneotechnika 13. Stokování a čištění odpadních vod

Srážkoodtokový proces na povodí Klimatičtí činitelé Srážka Vlhkost Výpar Teplota Vítr Tlak Geografičtí činitelé Plocha povodí Velikost povodí Nadmořská výška Reliéf Říční síť Hydrogeologické poměry Vegetační pokryv

Klasifikace průtoků v tocích Z naměřených dat denních průtoků získáme chronologické řady Jejich zpracováním statistickými metodami získáme: Dlouhodobý průměrný průtok Qa Extrémní průtoky N leté (povodňové) Q N 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 10000 Průtok, který se v průměru vyskytne jednou za N let M denní (běžné) Qm 365 denní až 1 letý Průtok, který je dosažen nebo překročen po m dní v roce

Vývoj toků - horní tok

Vývoj toků - horní tok suťový kužel

Hrazení bystřin Malý tok velmi často pouze občasný s velmi rozkolísaným průtokem Denudace dna (odnos) velmi výrazná dno se zahlubuje a sesypávají se svahy břehů Sanační činnosti: snížení přítoku lesnicko-technická opatření snížení sklonu přehrážky, stupně, balvanité skluzy opevnění dna prahy

Hrazení bystřin

Hrazení bystřin změna podélného sklonu přehrážky

Hrazení bystřin změna podélného sklonu

Hrazení bystřin změna podélného sklonu Systém společnosti Geobrugg

Hrazení bystřin - stupně

Hrazení bystřin stupně

Hrazení bystřin balvanitý skluz

Hrazení bystřin opevnění dna - prahy

Vývoj toků střední tok

Vývoj toků dolní tok

Vývoj toků dolní tok - Dyje

Vývoj toku Enns / Rakousko

Vývoj toků spádová křivka - exponenciála dolní tok ukládání sedimentů střední tok boční eroze - transport horní tok dnová eroze Účinkem proudící vody dochází ke vzniku přirozených korytotvorných procesů a chodu sedimentů

Základní parametry koryt vodních toků Základní geometrické parametry koryta a trasy vodního toku: - šířka hladiny při korytovém průtoku, - průměrná a maximální hloubka koryta, - poměr šířky říční nivy a šířky vlastního koryta, - šířka meandrujícího pásu, - rozvolněnost trasy tj. poměr délky osy koryta a délky údolnice, - sklon dna koryta.

Přirozená trasa koryta vodního toku Přímý úsek koryta v podstatě výhradně v případech vedení trasy koryta v úzkém přímém údolí. Vlnící se trasa koryta (meandrování) v různé míře se vyskytuje u aluviálních toků koryto je vedeno v sedimentačních náplavách. Charakteristiky konkávní a konvexní břeh

Úpravy vodních toků Technické zásahy do přirozeného charakteru vodních toků Ochrana území před účinky povodňových průtoků odstranění záplav Ochrana před vymíláním koryta a odnosem půdy - stabilizace koryta Směrová stabilizace toku a odstranění břehových nátrží Úprava hloubky vody v korytě Zajištění splavnosti toků - umožnění plavby Využití vodní energie Zajištění potřeb obecného využívání toku (odběry vody, rekreace, ) Zajištění speciálních požadavků v souvislosti s rozvojem sídelních celků (výstavba komunikací, rozšíření zástavby, přemostění, apod.)

Základní přístupy k řešení úprav toků Ponechání základních parametrů koryta technické zásahy pouze do vybraných míst (stabilizace břehové nátrže ). Ponechání stávající trasy koryta úprava rozměrů, velikosti i charakteru příčného profilu v převážné délce úpravy toku. Nahrazení stávající trasy koryta zcela novou trasou koryta soustavná úprava Vytvoření zcela nového koryta (náhon, odlehčovací kanál pro převádění povodňových průtoků,..

Opevnění záhozy Stabilizace břehové nátrže

Úprava rozměrů a tvaru příčného řezu koryta synoptický řez

Úpravy vodních toků soustavná úprava

Úpravy vodních toků Vltava u Mělníka

Úpravy vodních toků Morava u Uher. Hradiště

Úpravy vodních toků Labe u Kolína

Klady úprav toků soustavné úpravy toku Zvýšení míry protipovodňové ochrany okolního území Úprava vodního režimu v údolní nivě tak, aby vyhovoval způsobu zemědělského využívání půdy Směrová stabilizace toku, zamezení projevům erozního účinku vody na okolní pozemky a ohrožování stability staveb a objektů v blízkostí břehů Řešení hygienických a estetických závad na toku i v údolní nivě

Zápory úprav toků soustavné úpravy toku Zhoršení ekologického stavu toku. Zrychlení průchodu povodňových vln, snížení nebo vyloučení přirozené retence vody v říční nivě. Zásah do morfologické rovnováhy vodních toků, ovlivnění chodu splavenin. Esteticky negativní dojem z pravidelného charakteru toku Snížení rozmanitosti stanovištních podmínek pro živočišné a rostlinné organizmy (peřeje, tůně) snížení počtu vyskytujících se druhů

Zásady vedení trasy Délky přímých úseků - L=(2-4) B B= šířka koryta, L= délka přímého toku Nejmenší přípustný poloměr oblouku v hladině návrhového průtoku: a) Pro jednoduchý kružnicový oblouk r min =6B, b) Pro přechodnicový oblouk nebo složený kružnicový r min = 4B

Zásady vedení trasy

Zásady návrhu příčného profilu Qn Návrhový průtok N leté (povodňové) Q N 1 až 100, 200, 500, 1000, 2000, 10000 Průtok, který se v průměru vyskytne jednou za N let

Zásady návrhu příčného profilu Qn Návrhový průtok

Zásady návrhu příčného profilu - extravilán

Zásady návrhu příčného profilu - intravilán

Technické přístupy stabilizace: Vegetační opevnění Nevegetační opevnění Kombinované opevnění použití vegetačního a nevegetačního materiálu Nevymílací rychlost Porovnáváme limitní spočítanou hodnotu nevymílací rychlosti vv, při níž je zrno dané velikosti při aktuální hloubce schopno ještě zůstat v klidu, se skutečnou rychlostí vs, která odpovídá proudění pro posuzovaný průtok. Stabilizace příčného profilu - opevnění svahů Opevňované části profilů: Opevnění dna koryta a berem Opevnění břehových svahů Opevnění paty břehových svahů

Vegetační opevnění travní porosty 1. Porost s nezapojeným kořenovým systémem a místním výskytem lokálních poruch 2. Porost s málo zapojeným kořenovým systémem velmi sestříhaný 3. Porost po období vegetačního klidu 4. Porost s vyvinutým kořenovým systémem, dobře zapojený, krátce sestříhaný 5. Porost dobře zapojený s vyvinutým kořenovým systémem s výskytem lokálních poruch 6. Porost dobře zapojený s vyvinutým kořenovým systémem, vzrostlý

Vegetační opevnění

Opevnění záhozy pružné komb. opevnění

Opevnění záhozy pružné opevnění

Opevnění záhozy pružné opevnění - sanace Koncentrační stavba Sanace nátrže

Opevnění záhozy pružné opevnění koncentrační stavby

Koncentrační stavby stabilizace, trasování

Koncentrační stavby zúžení toku

Nevegetační opevnění - dlažba Používají se 4 druhy dlažeb: Dlažba na sucho, jejímž podkladem je nejméně 10 cm silná podsypná vrstva, spáry jsou vyplněny hrubým pískem. Používají se pro opevnění břehů v běžných tratích. Dlažba se zalitím spár cementovou maltou (popř. asfaltem) se používá při větších rychlostech vody hlavně v městských tratích. Dlažba na cementovou maltu s vyspárováním, u níž se kameny kladou do odvodněné vrstvy malty. Používají se v exponovaných úsecích v blízkosti objektů, kde by vlivem porušení dlažby mohlo dojít k porušení některé části objektu. Dlažba do betonového lože, u níž se kámen klade do odvodněné vrstvy čerstvého betonu. Najdeme ji v místech s mimořádně velkými rychlostmi vody a při velmi velkém ohrožení dna nebo břehů. Betonové dlažby Tento druh opevnění se provádí tam, kde není dostatek lomového kamene a kde to dovolují místní podmínky. Kladou se buď z tvárnic, nebo se betonují přímo na svahu. Mají na svahu tvořit jednolitý celek.

Nevegetační opevnění - dlažba

Opevnění paty svahu

Odolnost opevnění Druh opevnění v s [m.s -1 ] při hloubce [m] 1,0 3,0 1. Vrbová opevnění - pokryv, plůtek, válce 2,6 3,3 2. Kamenné dlažby na cementovou maltu spárované, tl. 30cm 6,0 7,0 3. Betonové dlažby na svahu s dilat. spárami 5,5 6,5 4. Betonové dlažby spárované cem., malt. nebo asfaltem, tl. 20cm 6,0 7,0 5. Drátokamenné matrace, tl. 30cm 5,0 6,0 6. Betonové zdivo s min. pevností 100 kg.cm -2 12,0 14,0 7. Trávobetonové tvárnice, typ IZT 170/10 3,5 4,0

Opevnění paty a části svahu

Opevnění paty svahu, opěrná zeď

Opevnění svahů po několika letech

Opevnění po několika letech

Opěrné zdi, dnová dlažba - intravilán

Drátokamenné opevnění - intravilán

Složený příčný profil

Umělé kanály - Čína

Umělé kanály Kachhi kanál / Pakistán

Revitalizace vodních toků Komplexní řešení spočívající v nahrazení upraveného napřímeného kapacitního koryta novým s parametry blízkými přirozenému: Pozvolná renaturace postupný vývoj toku po jeho dříve provedené úpravě Renaturace povodněmi deformace koryta a doprovodného pásu Revitalizace umělý zásah Hlavní cíle revitalizací Zvýšení proměnlivosti charakteru proudění v podélném směru i v rámci jednotlivých příčných profilů Zvýšení biologicky aktivního povrchu koryta Zvýšení retence vody v korytě Zpomalení doby dotoku v korytě Zvýšení zásob nivní vody Vytvoření prostředí pro další druhy živočichů Zlepšení migrační prostupnosti koryta Zlepšení krajinotvorné funkce toku Všechny cíle nelze zpravidla splnit se stejným efektem - hledání hlavních priorit

Revitalizace vodních toků Řeka Thur - Švýcarsko

Revitalizace vodních toků - intravilán

Revitalizace vodních toků parková úprava

Revitalizace vodních toků