26 NÁVRH NA ODTĚŽENÍ A ULOŽENÍ NAPLAVENIN NA VTOKU DO VODNÍHO DÍLA DALEŠICE Tereza Lévová Vysoké učení technické v Brně Fakulta stavební Ústav vodních staveb
1. Problematika splavenin - obecně Problematika splavenin se stává čím dál více aktuální. Je to jev velice komplexní, který zasahuje do mnoha disciplín jako je například geologie, ekologie, vodní hospodářství i energetika. Se zvýšenou intenzifikací zemědělství a celkového využití půdy dochází k zvýšené erozi půdy. Půda z vyšších nadmořských výšek se postupně sesouvá do těch nižších a posléze do vodních toků. Celý tento děj je přirozený a v přírodě probíhá po staletí. Problém však je, že člověk do přírody zasahuje, např. stavbou přehrad.
2. Problematika splavenin – přehrady V místě kdy dochází ke vzdouvání hladiny (kde „začíná“ přehrada) se zvětšuje průtočný profil koryta a dochází ke snižování rychlosti proudění. Za takových podmínek začne docházet k usazování splavenin. Takto usazené splaveniny se dále pomalu pohybují směrem k tělesu hráze. V nejhorším případě může dojít až k úplnému zanesení přehrady. První objekt přehrady, který začnou sedimenty ohrožovat je odběrný objekt. Tento objekt může odebírat vodu například pro vodárenské potřeby nebo pro energetiku.
3. Usazené splaveniny na přehradě Dalešice Splaveniny na VD Dalešice se nacházejí z největší části na přítoku. Alokovány byly zejména v 83,000 až 87, 000 km řeky Jihlavy. Samotné těleso hráze se nachází mezi 64,000 až 65,000 km. Stanice Ptáčov, kde probíhá měření průtoku je na 88,000 km.
Obr. 1: Kilometr 64,000 – 90,000 řeky Jihlavy
V květnu 2002 proběhlo měření mocnosti sedimentů. Zaměřen byl objem V = 304 683 m3 usazený splavenin. Při hustotě usazených splavenin ρ = 2440 kg/m3 (laboratorní výpočet z odebraných reprezentativních vzorků) je hmotnost těchto usazených splavenin: m = 7,42E+08 kg. Aby bylo možné si dané množství lépe představit je v práci provedeno porovnání přítomného množství usazených splavenin s objemem přehrady. Usazené splaveniny zabírají 0,24% z celkového objemu přehrady.
Obr. 2: Grafické znázornění porovnání objemu usazených splavenin s objemem přehrady Pokud nedojde ke změně podmínek (nezvýší se eroze, potažmo koncentrace splavenin v řece Jihlavě) budou usazené splaveniny v roce 2050 zabírat 0,726% z objemu přehrady.
4. Porovnání naměřeného objemu usazených splavenin s teoreticky vypočteným množstvím. Množství splavenin v dané řece se může spočítat empiricky pomocí známých vztahů. Takovýto výpočet může odhalit např. to, že naměřené množství usazených splavenin je mnohem menší, tzn. je možné, že usazené splaveniny byly alokovány špatně a část z nich už se přesunula dále k tělesu hráze. Mimo následující dva základní vztahy bylo pro srovnání použito i předchozích měření a výpočtů, které ve své diplomové práci provedl student Jelínek. Měření byla provedena na podzim roku 2006. Průtok sedimentů byl vypočten pomocí vztahů Meyer – Petera, Einsteina a Schoklitsche. Vztahy, které byly použity v dané práci: Q pl = Q * c *10 −3
Qpl
[kg.s-1]
průtok sedimentů
Q
[m3s-1]
průtok vody
c
[mg.l-1]
koncentrace splavenin
(1)
(2)
Q pl = eckQ 3, 65 10 −3
Qpl
[kg.s-1]
průtok sedimentů
e
[-]
polohová charakteristika
c
[mg.l-1]
koncentrace plavenin
k
[-]
charakteristika toku
Q
[m3s-1]
průtok vody
Jednotlivé výsledky jsou zobrazeny v následujících grafech. Jelikož se výsledky za použití vztahu Meyer-Petera a Einsteina značně liší bylo provedeno srovnání i bez těchto hodnot.
Porovnání všech výpočtů (objem) 4,0E+06
0,0E+00 V [m3]
Obr. 3: Grafické znázornění porovnání výsledků
Výpočet 4.1.2. Charakteristika toku a polohová ch.
Výpočet 4.1.1. Qd, c=34
5,0E+05
Výpočet 4.1.1. Qd, c=21
1,0E+06
Výpočet 4.1.1. Qa, c=34
1,5E+06
4.2. Skutečně přítomné množství sedimentů
2,0E+06
Výpočet 4.1.3. Jelínek Schoklitsch
V [m3]
2,5E+06
Výpočet 4.1.3. Jelínek Einstein
3,0E+06
Výpočet 4.1.3. Jelínek Meyer Peter
3,5E+06
Porovnání všech výpočtů (objem)
5,0E+04 0,0E+00
Výpočet 4.1.2. Charakteristika toku a polohová ch.
1,0E+05
Výpočet 4.1.1. Qd, c=34
1,5E+05
Výpočet 4.1.1. Qd, c=21
2,0E+05
Výpočet 4.1.1. Qa, c=34
V [m3]
2,5E+05
4.2. Skutečně přítomné množství sedimentů
3,0E+05
Výpočet 4.1.3. Jelínek Schoklitsch
3,5E+05
V [m3]
Obr. 4: Grafické znázornění porovnání výsledků, bez 2 největších extrémů
Výpočet 4.1.3. Jelínek Meyer - Peter Výpočet 4.1.3. Jelínek Einstein Výpočet 4.1.3. Jelínek Schoklitsch 4.2. Skutečně přítomné množství sedimentů Výpočet 4.1.1. Qa, c=34 Výpočet 4.1.1. Qd, c=21 Výpočet 4.1.1. Qd, c=34 Výpočet 4.1.2. Charakteristika toku a polohová ch.
ρ=
2440 kg/m3
m [kg] 9,04E+09 2,51E+09 8,40E+08 7,42E+08 1,42E+08 3,22E+08 5,21E+08 1,64E+07
V [m3] 3,71E+06 1,03E+06 3,45E+05 3,05E+05 5,82E+04 1,32E+05 2,14E+05 6,72E+03
procentuální rozdíl [kg] 1118,01 237,68 13,18 0 -80,90 -56,64 -29,79 -97,79
hustota
Obr. 5: Tabulka znázorňující percentuální rozdíly výsledků
5. Závěr a doporučení Je patrno, že se jednotlivé výsledky dosti liší. Zároveň jsou však v určitých mezích. Když nebudeme brát v potaz dva největší extrémy (vztah Peter-Meyera a Einsteina) mají všechny výsledky maximálně 100% odchylku od skutečného naměřeného množství usazených splavenin. Na základě toho lze říct, že měření v květnu 2002 pojalo většinu usazených splavenin a tudíž lze hodnotu V = 304 683 m3 považovat za skutečnou. To že tento objem zabírá 0,24% objemu přehrady znamená, že usazené splaveniny není potřeba těžit (alespoň z pohledu kvantitativního). Bylo by však vhodné začít měřit koncentraci splavenin ve stanici Ptáčov. Tím by se zaznamenala změna podmínek (například zvýšení množství splavenin). Nejvýznamnější odběrný objekt, který je součástí VD Dalešice a VD Mohelno je odběrný objekt pro JE Dukovany. Tento odběrný objekt však splaveninami ohrožen není, poněvadž se nachází až ve VD Mohelno. VD Dalešice tak zastává ochrannou funkci.
6. Seznam literatury [1] STARÝ, Miloš. Hydrologie. Brno: VUT v Brně, 2005. [2] www.cez.cz, oficiální webové stránky společnosti ČEZ, a.s. [3] DUMBROVSKÝ, Miroslav. Sylabus přednášek k předmětu Vodní hospodářství krajiny II. Brno: VUT v Brně, 2007. [4] http://www.chmi.cz/hydro/hr/kap2.html#II.4.8_Oblast_povodí_Dyje_, Hydrologická ročenka ČR za rok 2004 [5] PETRŮJOVÁ, Taťána; DOSTÁL, Ivo; DYDOWICZOVÁ, Dana. Plaveniny v povodí Moravy. Praha: Český hydrometeorologický ústav, 1994. [6] KEMEL, Miroslav. Klimatologie, meteorologie, hydrologie. Praha: Vydavatelství ČVUT, 1996. [7] JELÍNEK, Jan. “Splaveninové poměry na řece Jihlavě”, diplomová práce. Brno: VUT v Brně, 2006. [8] KAMENÍČKOVÁ, Ivana. Hydropedologické praktikum. Brno: VUT v Brně, 2006. [9] DIRECT MEDIA s.r.o. Zpráva: „Ověření mocnosti sedimentů a odebrání vzorků ze dna VD Dalešice“. Brno: Direct Media, Červen 2002. [10] EXPLORANIUM CZ. Zpráva: „Výzkum sedimentů přehradní nádrže Dalešice“. Brno: Exploranium, Prosinec 2003. [11] DUB, Oto; NĚMEC, Jaromír. Hydrologie. Praha: SNTL Nakladatelství technické literatury, 1969.
