ACTA HYDROLOGICA SLOVACA

ACTA HYDROLOGICA SLOVACA Ročník 13, č. 2, 2012, 404 - 415

MONITOROVÁNÍ RYBNIČNÍ HRÁZE METODOU EIS Jana Pařílková, Marie Fejfarová, Michael Novák Pro identifikování změn, které souvisejí s proměnným zatížením zemní hráze rybníka vodou, v čase a prostoru, byla zvolena nepřímá měřicí metoda elektrické impedanční spektrometrie. Formou map elektrické vodivosti lze identifikovat anomálie v měřené oblasti (v prostoru a v čase) a na základě dlouhodobého monitorování je možno vyhodnotit trendy jejich vývoje. Příspěvek uvádí příklad výsledků dosažených při monitorování rybniční hráze v katastru obce Jevíčko. KĽÚČOVÉ SLOVÁ: elektrická impedanční spektrometrie, elektrická vodivost, zemina, hráz, rybník, monitorování

MONITORING OF THE POND DIKE USING EIS METHOD. To identify the observed changes, which are related to variable loads earth dike with water, in time and space has been selected indirect electrical method of measuring electrical impedance spectrometry. On a form of maps of electrical conductance are identified the anomalies in monitored area (in space and time). During the long-time monitoring it is possible to evaluate the trends of their development. The paper presents examples of result achieved in monitoring of pond dike in the municipality of Jevíčko. KEY WORDS: electrical impedance spectrometry, electrical conductance, soil, dike, fish pond, monitoring

Úvod Voda byla a zůstává pro člověka nepostradatelnou a nenahraditelnou surovinou, a proto byla historicky významná města zakládána u vodních toků. Vždy plnila různé funkce, např. funkci vodárenskou, závlahovou, chovnou, estetickou. Příběh vodních nádrží psala již Egyptská civilizace, zbytky hrází vodních nádrží nalezené v Jordánsku, Egyptě a dalších zemích Sředního Východu se datují do období 3 000 let př. n. l. Historické prameny dokládají, že využití nádrží pro závlahy a zásobování vodou se začaly využívat asi o tisíc let později ve Středomoří, Číně a Střední Americe (Smith, 1971), (Takahasi, 2003), (Lukáč a Bednárová, 2006). První rybníky (Šálek, 2001) byly na českém území pravděpodobně budovány v 8. a 9. století a již od 12. století jsou rybníky přirozenou součástí krajiny. První písemně doložený rybník na území české republiky byl založen již v roce 1115 u kladrubského kláštera. Na počátku 14. století se čeští šlechtici zúčastnili rytířských výprav krále Jana Lucemburského, nebo dříve křižáckých výprav do Palestiny, odkud si přinesli řadu poznatků o chovu ryb a výstavby rybníků. Od těchto

404

dob se u nás začíná rybníkářství rozvíjet a zdokonalovat. Jsou budovány vyšší hráze, spodní výpusti se osazují čepovými uzávěry, hráze a bezpečnostní přelivy jsou zpevňovány. Na zpevněných hrázích rybníků byly budovány cesty, které přispěly k rozvoji obchodu s rybami. Ve středověku bylo využití pozemků pro rybníkářství výnosnější než pěstování obvyklých polních plodin nebo obhospodařování pozemků jako louky či pastviny. Zručnost budovatelů v navrhování a výstavbě vzrostla na takovou úroveň, že byli zváni do okolních zemí. Rozvoj rybníkářství zabrzdily husitské války, kdy bylo mnoho hrází strženo. Po válkách, kdy se situace uklidnila, se opět začíná výstavba rybníků. V této době je nejvýznamnějším stavitelem Vilém z Pernštejna, který vybudoval celou řadu rybníků na Moravě a ve východních a jižních Čechách. Neznámějším z jeho děl je rybník Bezdrev nedaleko Hluboké nad Vltavou. Na počátku 16. století se začíná budovat Zlatá stoka, kanál dlouhý přes 40 km, vyhloubený v nepatrném sklonu, který zásobuje třeboňské rybníky vodou z Lužnice. Tento projekt začal Štěpánek Netolický a jeho pokračovatelem byl Jakub Krčín z Jelčan a Sedlčan, který upravil a prodloužil Zlatou stoku a některé z Netolického

Pařílková, J. a kol.: Monitorování rybniční hráze metodou EIS rybníků zvětšil. Jakub Krčín se zasloužil o vybudování dvou největších rybníků na území Čech (Svět a Rožmberk). Rybník Rožmberk, s hrází o délce 2,5 km a maximální výškou 11,5 m, patřil ve své době k technicky nejvyspělejším vodohospodářským dílům ve střední Evropě. Lze konstatovat, že největšího rozmachu v českých zemích zažilo rybníkářství v 15. a 16. století a naopak k útlumu dochází v 17. a 18. století vlivem intenzifikace zemědělství a zvyšováním počtu obyvatelstva. Třicetiletá válka v 17. století měla za důsledek stagnaci výstavby rybníků v Čechách. Až na konci 19. století se začíná rybníkářství opět probouzet a je postaveno na vědeckém základu chovu ryb. Životem ryb se zabýval prof. Dr. Antonín Frič (Frič, 1859), (Frič, 1876). Jeho poznatky aplikoval rybníkář Václav Horák, po něm i Josef Šusta, na jihočeském panství Schwarzenbergů (Hule, 2000). Dnešní počet rybníků, převážně historických, v České republice je cca 21 000 a toto číslo se ustálilo už na přelomu 19. a 20. století (Zlatuška, neuvedeno). Na počátku 20. století např. Probíhaly rekonstrukce významných třeboňských rybníků. V současné době se budují nádrže, které plní funkce spíše účelové (ve velké míře náleží k protipovodňovým opatřením), krajinotvorné nebo jsou součástí biocenter. Pozornost je soustředěna na revitalizace a odbahnění stávajících rybníků a na obnovu jejich funkčního zařízení. S výstavbou rybníků, ale i jiných vodních nádrží, je vždy spojeno riziko protržení hráze, které může způsobit mimořádnou povodeň, anebo již probíhající povodeň umocnit. Od velké povodně, na Moravě a ve východních Čechách, v roce 1997 je území České republiky zaplavované téměř každý rok. Poškození nebo protržení hrází při povodni v roce 1997 bylo spíše ojedinělé, vyskytovalo se jen u velmi malých nádrží, např. rybník Luh, rybník Velký Běličský a rybník Pustý (Poláček, 2006). Poslední velká povodeň na území ČR byla v roce 2002. Zasáhla hlavně jižní Čechy a celé povodí Vltavy a následně i část toku Labe. Při této povodni bylo protrženo celkem 23 rybničních hrází a 83 bylo výrazně poškozeno (Poláček, 2006). I tyto skutečnosti potvrdily nezbytnost aplikace monitorovacího systému. Ústav vodních staveb Fakulty stavební Vysokého učení technického v Brně se otázce zjišťování změn probíhajících v zemních hrázích při jejich zatížení vodou začal intenzivněji věnovat v roce 1998 (Stara, 1997), (Stara, 1999). V Laboratoři vodohospodářského výzkumu ÚVST byla realizována měřicí aparatura s termistorovými snímači (Pařílková a Uhmannová, 2002) a dále byla aplikována metoda elektrické impedanční spektrometrie (EIS) (Pařílková a Krejčí, 2006) včetně realizace měřicí aparatury. Od té doby urazila metoda EIS kus cesty (Pařílková a kol., 2008) a nyní je testováno její využití nejen na sypaných zemních hrázích vodních nádrží (vodní dílo Karolínka, rybník nedaleko obce Jevíčko, vodní nádrž Bezedník III. v katastru obce Kobeřice), ale i při měření vlhkostí různých materiálů (cihly, dřevo) (Pařílková a kol., 2006). Rybniční hráze se navrhují především jako zemní sypa-

né a v převážné většině z místních materiálů. Je-li hráz navržena z jednoho stavebního materiálu, je možno ji charakterizovat jako homogenní, užije-li se více druhů stavebních materiálů, nebo je např. opatřena těsnicími prvky, jedná se o hráz heterogenní (zonální). Při sledování procesů probíhajících v zemních hrázích při jejich zatěžování vodou (Císlerová a Vogel, 2008), (Skalová a Štekauerová, 2011) je nutno respektovat komplikovanost uvedeného prostředí. Jedná se o třísložkový systém, v němž pevnou složku zastupuje zemina, kapalná složka je reprezentována zpravidla vodou a plynnou složku představuje nejčastěji vzduch. Lze konstatovat, že se jedná o pórovitý materiál tvořený složitým systémem pevných částic odlišných geometrických a fyzikálně-chemických vlastností a pórů. Geometrie pórů je velmi obtížně popsatelná, některé póry jsou propojeny, jiné nejsou. Některé póry tedy mohou být zcela zaplněné vodou (Baumann a Werth, 2004) nebo naopak vzduchem, případně jsou zaplněné oběma složkami. Podle objemu vody v pórech se definuje stupeň nasycení, neboli saturace (Lamboj a Štěpánek, 2005), na jehož základě lze zeminu charakterizovat jako suchou, zavlhlou, vlhkou, velmi vlhkou nebo nasycenou. Objem vody (Chen a Zhang, 2006) v zemině ovlivňuje řadu dalších fyzikálních parametrů jako je elektrická impedance (Gomboš a kol., 2011), elektrická vodivost (Caputo a kol., 2010), rezistivita (Bradáč, 2000), (Fenton a kol., 2005), permitivita atd. Každá vodní nádrž vytvořená přehradami, příp. hrázemi se stává významným krajinným prvkem (dle § 4 zákona č. 114/1992, Sb., o ochraně přírody a krajiny), současně však představuje potenciální zdroj ohrožení v případě nestability její hráze. Charakteristika zájmové lokality a její hráze Rybník se nachází v katastru obce Jevíčko při výjezdu směrem na obec Křenov (obr. 1) v sousedství kostela se hřbitovem (obr. 2). Lokalita je součástí hydrogeologického rajonu Boskovická brázda, který je nesouměrnou úzkou tektonicky založenou depresí mezi Českomoravskou vrchovinou a Brněnským masivem (Michlíček, 1986). Je vyplněna permokarbonskými sedimenty značné mocnosti, které jsou místy překryté sedimenty křídového, neogenního a kvartérního stáří (Czudek, 1972), (Slavík, 2005). Nedaleko nově vybudovaného rybníka se nachází prameniště „Pod Zadním Arnoštovem“, které je využíváno pro zásobování města Jevíčka pitnou vodou. Podle stanoviska hydrogeologa (Slavík, 2005) nedojde provozováním stavby, chovem ryb se všemi doprovodnými procesy (hnojení rybníka, krmení ryb), k negativnímu kvalitativnímu a kvantitativnímu ovlivnění uvedeného vodního zdroje. Hráz rybníka je zemní homogenní v půdorysném tvaru písmene „L“ se sklony návodního líce 1:3 a vzdušného líce 1:2. Projektovaná šířka koruny hráze byla 2,5 m, avšak vzhledem k realizovaným úpravám se místně liší.

405

Acta Hydrrologica Slova aca, ročník 13 3, č. 2, 2012, 404 - 415

O Obr. 1. Situace – území obce Jevíčkoo s vyznačením m nádrže (přřevzato z veřeejných ppodkladů, www w.mapy.cz). F Fig. 1. Situation - cadastral municipallity Jevíčko with w the locatiion of the reservoir ((taken from thee public sourcees, www.mapy.cz).

O Obr. 2. Situace zájmového území s vyzznačením sledo ovaného objekktu resp. jehoo části ((převzato z veřřejných podkladů geodis, www w.mapy.cz). F Fig. 2. Locaation of the areea of interest with w marking th he dike of the monitoring m reservoir ((taken from thee public sourcees of geodis, ww ww.mapy.cz).

406

Paříílková, J. a ko ol.: Monitorová ání rybniční hráze h metodou EIS

O Obr. 3. F Fig. 3.

Vyppouštěcí zařízeení. Disscharge devicees.

Délka hrázze je 150 m. Kóóta koruny hrázze je 380,50 m n. m. a maxim mální výška hráze h nade dneem údolí je 2 m. Návodní líc je opevněn v místě vodoryysu na délku svvahu 2,5 m hrrubým kamennným pohozem s urovnáním lííce. Vzdušný lííc hráze, koruuna a návodní líc po opevnění jsou ohum musovány a oseety travinou. Z plochy záklaadu zemní hrázze byla sejmutaa ornice a poddorničí v tloušťťce 30 cm. Vodní plocha rybbníka je 0,56 ha, h objem vodyy je ú původníího 7800 m3, ddno se nacházíí převážně v úrovni terénu. Pouuze v ploše zem mníku před hráází je zahloubeena cca 1 m. H Hospodářská hlladina daná hoorní hranou dluuží v požerákuu je určena na kótě 380,00 m n. m. (Randdák, 2005). Vyppouštěcí zařízeení je provedenno jako betonoový požerák výýšky 3,2 m s výpustným v potrrubím o průměěru 30 cm délkky 12,5 m. Pod hrází je obeetonování v délce 12 m. Přísstup na požeráák je z korunyy hráze po lávvce délky 4,5 m s jednostrannným zábradlíím. Bezpečnosstní přeliv, s přřelivnou hranou u 2,5 m, je proveden jako bočční žlab při praavém zavázáníí hráze. Žlab má m přelivnou část č z kamenné rovnaniny. Kooruna bezpečnoostního přelivuu je na kótě 3800,30 m n. m. Hráz, zkou ušky zhutněníí, měřicí stanooviště d Hráz byla bbudována ze zeeminy, která byyla těžena ze dna budovanéhho rybníka. V průběhu p výstavvby zemní hrááze, která probbíhala ve dvoou etapách, byly b realizováány kontrolní zzkoušky zhutněění tělesa hrázze (Pavlík, 20005), (Pavlík, 22007). Na základě zjišttěného granuulometrickéhoo složení mateeriálu zemní hrráze byly po její j délce navržženy čtyři stannoviště (Pařílkoová a kol., 2011), na kterýchh probíhá monitorování m z změn elektriccké vodivosti za použití sond EIS. Přii výběru mo onib přihlédnuuto ke vzniklýým torovanýchh částí hráze bylo obtížím zjiištěným při koontrolních zkoouškách zhutnění hráze. Uveedená stanovišště jsou vyznačena na situuaci lokality na obr. 4. hází v čelní čáásti hráze. Zdee je První stanooviště se nach

mina je hráz tvoořena z písčitéhho jílu třídy F44 CS. Tato zem dle ČSN N 75 2410 „M Malé vodní nádrže“ n vhodnná pro homogeenní sypané zeemní hráze. Vzhledem V k vyyhovujícím výýsledkům zkouušek zhutnění se v uvedeném m profilu neppředpokládá prosakování p hrráze, což by mělo prokázaat i měření na sondách EIS.. Na poli pod hrází však býývá pozorovateelný průsak, ktterý může signnalizovat vzniik privilegovanných cest podloožím vybudovvaného rybníka. Na druhém sttanovišti (obr.44) je hráz vybuudováz zdee bylo na ze sttejné zeminy. Kontrolními zkouškami ale zjišttěno nedostateečné zhutnění tělesa hráze. M Měřením eleektrické vodiv vosti zeminy, která korespoonduje s její vlhhkostí, se ověřoovalo, jestli needochází k průssakům v horní části tělesa hrráze (po úplnéém napuštění rrybníka), nebboť po provedeení nápravnýchh opatření již nnebyly další zkkoušky realizovvány. Třetí stannoviště je situoováno do oblassti, kde je povrrchová vrstva hráze h tvořena hlínou h s vysokoou plasticitou třídy F7 MH, která je pro homoh genní sypané s zemní hráze málo vhodná vzhlledem k těžké zpracovatelnoosti a náchylnnosti na namrzzavost (Lukáč a Bednárová, 2006). 2 Kontrollní zkoušky zhuutnění byly naa uvedeném staanovišti vyhovvující. Monitorrování ověřuje,, jaký má máálo vhodná jíllovitá hlína vlliv na propustn nost hráze. Čtvvrté stanovištěě je lokalizovááno na koncovéé části hráze. Hráz H je tvořenaa v horní části vhodným píssčitým jílem třřídy F4 CS. V první fázi výsstavby zde byllo zjištěno neddostatečné zhuutnění tělesa hhráze. Monitorrování ověřuje,, zda byla náprravná opatření řádně provedeena a nedocháází-li ve spodnních úrovních hráze k průsakkům vody. V průbběhu provozu se však na tělese t hráze začala z objevovvat lokální pošškození (obr. 5) 5 způsobená patrně p činnostíí živočichů. V listopadu 20110 byla proto zzemní hráz rybbníka na základě doporučeníí plynoucích z pozorování a monitorovánní v délce od stanoviště 1 až po stanovišště 3 navýšenaa, přidaná zem mina byla přehuutněna pojezdem m a pozorovanná lokální poškkození byla přiddanou zeminouu sanována.

407

Acta Hydrrologica Slova aca, ročník 13 3, č. 2, 2012, 404 - 415

O Obr. 4. Měřřicí stanovištěě a bezpečnoostní přeliv (převzato (p z veeřejných mappových ppodkladů). F Fig. 4. Meaasuring stationns and safety ovverflow (taken from the publiic sources of geodis, g w www.mapy.cz).

O Obr. 5. F Fig. 5.

408

Poškkození hráze v koruně mezi stanovišti 2 a 3 – 21.07.2010. Dam mage to the dam m in the crownn of the habitatt 2 and 3 – 21.007.2010.

Paříílková, J. a ko ol.: Monitorová ání rybniční hráze h metodou EIS Měřicí son ndy Z fyzikálníího hlediska lzze sondy metody EIS charakkterizovat jakoo pasivní sním mače, které při působení měřeené veličiny m mění svoji charrakteristickou vlastnost. v Změěna vlastnosti jje proto mírouu hodnoty měřřené neelektriccké veličiny. Z hlediska zappojení bylo přii měření využžito dvousvorkoové zapojení při dodržení zásady těsnéého kontaktu snímače s sondyy s obklopujíícím prostředíím. Dvousvorkkové zapojení neeliminuje n vlliv úbytků nappětí na odporu přívodních kaabelů a na přecchodových odpporech mezi snímači a měěřeným prostřeedím. Pro změěny sledované elektrické imppedance vyvolaané různým zaatímního profilu vodou v je však dostatečně d citliivé žením zem a přesné. S Sondy jsou osaazeny na návod dním i vzdušném líci zemní hhráze rybníka, v současné doobě cca 0,5 m pod p hranou jejíí koruny. Měřiicí sondu tvořří dvě trubice, na nichž je 7 pasivních sním mačů. V praviidelných délkáách d = 0,15 m se střídá voddivý materiál – měřicí elektrooda s nevodivýým materiálem m – izolant. Měřicí M elektroody jsou vyrobbeny z nerezovvých trubek s tloušťkou stěěny 0,002 m a vvnějším průměěrem 0,025 m, jako izolant byyla

a) detail elektrod a) detail of electrode O Obr. 6. F Fig. 6.

použita polyamidová trubka t stejnýchh parametrů. C Celková délkaa sond je h = 2,,00 m (obr. 6). Vzdálennost elektrodovvých trubic je L = 2,0 m. Střředem trubic jssou vedeny k jednotlivým měřicím m elektrrodám vodiče zajišťující z přennos budicího (el. ( proudu) a měřeného (eel. napětí) signnálu. Aby neddocházelo k prrůniku vlhkostii do prostoruu s vodiči (pparazitní elekktrický odpor), jsou jednotlivé díly sondy y spojeny těssnicím m, který rovněžž těsní nevodivvým silikonovýým materiálem sondy v jejich povrchhové vrstvě. Vodiče V jsou opaatřeny popiskam mi a ukončenyy konektorem faston. f Při zaháájení napouštěnní rybníka dnee 25.9.2008 byyly do tělesa hrráze ve zvolenných profilech 1 až 4 (obr. 4) instalovány sondy s EIS, kteerými jsou sleddovány změny pprobíhající v konstrukci zeemní hráze v závislosti z na změně z úrovně hladiny h vody v nádrži a na poovětrnosti. Elektriccká impedančční spektromettrie Fyzikáln ní podstata vyyjádření elektriické vodivostii G ve vazbě na n metodu EIS S je uvedena v (Pařílková a kol., 2011).

končení sond koonektorem fastoon b) uko b) connnector faston is ended the probes p

Tyčoové dělené sonndy. Rodd divided probee.

409

Acta Hydrrologica Slova aca, ročník 13 3, č. 2, 2012, 404 - 415 S] (konduktancce – reálná vo odiElektrická vodivost G [S vost elektriického obvoduu) je fyzikální veličina vyjaddřující schopnnost sledovanéhho zemního proostředí dobře vést v elektrický pproud I. Určen na je vztahem G=

I U

( (1)

prekde I je eelektrický prouud protékající vodičem rep zentovaným m zeminou a U je elektrickké napětí na kooncích tohotoo vodiče. Z výýrazu (2.1) je zřejmé, z že se dle d Ohmova vvztahu jedná o inverzní hodnnotu elektrickéého odporu R. G=

1 R

( (2)

Elektrickouu vodivost G jee však možno vyjádřit i z vlaastností vodičče G =σ

A l

(3) (

materiálová vlaastnost) zemníího kde σ je kkonduktivita (m prostředí, A je plocha kolmého k průřezzu vodiče tvoořeného zeminnou mezi měrrnými elektroddami a l je déllka vodiče, na kterém je gennerováno elektrrické napětí (aaby se jednalo o vodič přímý,, nedoporučujee se l > 2 m). Dosažené vvýsledky k stanoviišti Na hrázi rrybníka v Jevíččku jsou na každém instaloványy vždy dvě sonndy. Jedna sonnda, s označenním tyčí 1 a 2, je na návoddním líci hrázee a druhá sonda, m tyčí 3 a 4, see nachází v prootilehlé úrovni na s označením vzdušném líci hráze (obrr. 7). Pracovní označení sondd je místění tyčí naapř. dle čísla sttanoviště a nássleduje číslo um 1_1-2.

Obr. 7. Fig. 7.

Detail stanovviště s označenním sond. Detail habitaat with labeled probes.

Perioda měěření byla jedennkrát za měsíc, pokud to

410

přírodníí podmínky a stav s hráze dovvolily. Monitorrování se nereaalizovalo v zim mních měsícícch (prosinec, leden, únor), kdy k byl obtížžný vjezd naa lokalitu a funkci f vypovíddal monitor naadřazeného počítače, který proces p snímáníí dat řídil prosttřednictvím prrogramu Z-Scaan. Na každém stanovišti jsou vyhodnocenny vždy čtyři ssměry, návodníí líc (1-2), vzduušný líc (3-4) a dva příčné pprofily (1-3 a 2-4). 2 V každé měřené m úrovnii hx bylo odečtteno 5 až 15 hoodnot elektrickkého odporu R (případně reakktance X), z nichž byla vyjáádřena elektrickká vodivost G jako inverzníí hodnota arittmetického průůměru R. Hoddnoty, které výýrazně vybočov valy z měřené řady (výrazněě vyšší či naoppak nízké) bylly ze zpracováání vyloučeny. Tyto výkyvy byly způsobbeny v převážžné míře špaatným kontakteem sondy s přřístrojem Z-meetr, na což mělo zásadní vlliv i postupné navyšování n korruny hráze v důůsledku zjišťťovaných lokáálních poruch. Délka přívoodních vodičů k sondě byla dimenzována d na původní geometrii hráze, avšak a při jejíchh úpravách se dařilo d jen velm mi obtížně zaajistit propojenní ve všech sleedovaných směrech. Měření bylo provedeeno vždy při frekvenci buddicího signálu f = 8 000 Hz a doba přepínnání mezi měřřeními byla zvo olena t = 200 ms. m Pro možnoost grafického vyjádření byly hodnoty zjištěných eleektrických voddivostí v jednottlivých úrovníích vztaženy ke geometricckému středu měřeného m proffilu. Pokud bylla vyjádřena ččasová změna elektrické e vodiivosti na jednotlivých stanovištích, potom se s jedná o ariitmetický prům měr elektrické vodivosti ze všech úrovní měřeného m proffilu. Instalace sond a zárovveň první měřeení proběhlo 255. září 2008, v té době byla jiiž hloubka voddy v rybníce 1,,38 m. Už při prvním měřenní se projevilyy změny způsobené m složením a zhutněním zem miny v jednotllivých odlišným profilechh. Na rozdílnnosti hodnot elektrické e voddivosti (kondukktance) se vššak rovněž po odílí technoloogický postup instalace i sond (nutnost ošetřeení otvoru pro sondu prolitím m vodou, špatn ný kontakt sonnda – zemina).. Grafické znnázornění prvníího měření je na n obr. 8. Od srpnna 2009 do zááří 2011 byla dle manipulaačního řádu hlaadina držena na n kótě 380,000 m n. m. (hlooubka vody v nádrži n 2,7 m), dle aktuálníhoo stavu v den měření m však byylo možno pozorovat rozptyyl v měřené úrovni ú hladiny + 4 cm až + 8 cm. Průběh elektrické voddivosti zeminy hráze, tedy i obsah vody v tělese hrááze na jednotlivvých stanovišttích je zřejmý z obr. 9. Ve škále šedé barrvy světle šeddá barva dokláádá nejnižší hoodnotu elektrick ké vodivosti a tedy i nejnižší obsah vodyy v zemině, zatímco z tmavě šedá barva dokumentuje d o opačné hodnotyy. Od říjnaa 2011 bylo zahhájeno vypouštění rybníka z důvodu výlovu ryb. Na obbr. 10 je uvedeen průběh elekktrické vodivossti v zemině hráze zjištěnný na jednotllivých stanovišštích dne 02.122.2011, kdy byyl výlov již ukkončen a rybníkk byl zcela vyppuštěn. Ze sytoosti škály šedé barvy je zřejm mý pokles elekttrické vodivostti zeminy, tedyy nižší obsah vody, na všech sledovaných sttanovištích. Oppětovné napoouštění rybníkka bylo zahájeeno v březnu roku 2012.

Paříílková, J. a ko ol.: Monitorová ání rybniční hráze h metodou EIS

O Obr. 8. Průbběh elektrické vodivosti G [m mS] v roce 20088 změřený po instalaci sond. F Fig. 8. The course of thee electrical coonductivity of G [mS] in 2008 measuredd after iinstallation of probes. p

411

Acta Hydrrologica Slova aca, ročník 13 3, č. 2, 2012, 404 - 415

O Obr. 9. Průbběh elektrické vodivosti G [m mS] změřený přři maximální hlladině (26.08.22010). F Fig. 9. The course of thee electrical connductivity of G [mS] measurred during maaximal w water level (266.08.2010).

412

Paříílková, J. a ko ol.: Monitorová ání rybniční hráze h metodou EIS

O Obr. 10. Průbběh elektrické vodivosti G [m mS] změřený přři vypouštění ryybníka (02.12.22011). F Fig. 10. The course of the electrical connductivity of G [mS] measureed during disccharge oof the pond (022.12.2011).

413

Acta Hydrologica Slovaca, ročník 13, č. 2, 2012, 404 - 415 Závěr Monitorování zemní hráze rybníka nedaleko obce Jevíčko ukázalo vhodnost metody EIS a realizované měřicí aparatury pro sledování obsahu vody v tělese zemní hráze a tím její stability a bezpečnosti provozu. V uvedeném případě bylo v některých částech hráze zjištěno nedostatečné zhutnění zeminy, byla provedena opravná opatření a jejich účinnost se rovněž promítla do výsledků monitorování. Aplikace monitorování metodou EIS je vhodným doplňkem komplexního monitorování zemních hrází vodních staveb, přispívajícím k objasnění různorodosti kvality realizace stavby a heterogenity zkoumaného postředí. Poděkování Práce byla realizována za finanční podpory poskytovatele MŠMT České republiky při řešení mezinárodního projektu E!4981 (část českého řešitele OE 10002) v programu EUREKA. Literatura Baumann, T., Werth, Ch. J. (2004). Visualization and Modeling of Polystyrol Colloid Transport in a Silicon Micromodel. Vadose Zone Journal, 3, 434-443. Bradáč, V. (2000). Ř. OPAVA – JILEŠOVICE, pravobřežní hráz, km 9,520 – 10,730, inženýrskogeologické posouzení. Závěrečná zpráva o výsledcích inženýrskogeologického posouzení pravobřežní ochranné hráze na řece Opavě (lokalita Jilešovice) ve staničení km 9,520 – 10,730. Caputo, M. C., De Benedictis, F., Masciale, R. (2010). Rock water content Measurememts based on electrical impedance spectrometry method. EUREKA 2010. ISBN 978-80-214-4117-0, p. 53-66. Chen Q., Zhang L. M. (2006). Three-dimensional analysis of water infiltration into the Gouhou rockfill dam using saturated-unsaturated seepage theory. In: Canadian Geotechical Journal, 43: 449-461. Císlerová, M., Vogel, T. (2008). Transportní procesy ve vadózní zóně. Skriptum ČVUT Praha, s. 111. Czudek, T. (1972). Geomorfologické členění ČSR (Geomorphological division of the CSR). Studia geographica 23. Czechoslovak Academy of Sciences, Brno Institute of Geography. ČSN 752 410 (2011). Malé vodní nádrže. Fenton, G. A., Griffiths, D. V., and Cavers, W. (2005). Resistance factors for settlement design, Canadian Geotechical Journal, 42(5), 1422-1436. Frič, A. (1859). České ryby. Otisk z časopisu Živa, vl. nákladem, 56 pp. Frič, A. (1876). Zpráva o chovu lososů a pstruhů v Čechách v r. 1874-1875. Vesmír, 5, 14:165-166; 5, 16:186188. Gomboš, M., Pařílková, J., Tall, A., Pařílek, L., Kandra, B. (2011). Assessment of the electrical impedance measurements at the different soil moisture values in silky-loamy-clay soils. EUREKA 2011. ISBN 97880-214-4325-9, p. 65-77.

414

Hule, M. (2000). Rybníkářství na Třeboňsku:historický průvodce. Nakl. Carpio, ISBN 80-86434-00-1, 250 pp. Lamboj, L., Štěpánek, Z. (2005). Mechanika zemin a zakládání staveb. Vydavatelství ČVUT. 214 s. Lukáč, M., Bednárová, E. (2006). Navrhovanie a prevádzka vodných staveb. Sypané priehrady a hrádze. Jaga 2006, ISBN80-8076-031-4, 183 s. Michlíček, E. (1986). Hydrogeologické rajóny ČSR. Svazek 2. Povodí Moravy a Odry. GEOtest Brno. Pařílková, J.; Krejčí, I. (2006). Two innovative methods of dike monitoring. Journal of Hydrology and Hydromechanic. 2006. 54(4). p. 344 - 356. ISSN 0042-790X. Pařílková, J., Pařílek, L., Veselý, J., Zachoval, Z., Pavlík, J., Procházka, L., (2008). Elektrická impedanční spektrometrie (EIS) pro vodohospodářské účely. Mokřady a voda v krajině. Konference s mezinárodní účastí. 18.6. – 19.6.2008, Třeboň, ISBN 978-80-2542329-5, p. 49 – 52. Pařílková, J., Pavlík, J. (2011). Realizace - výzkum, vývoj a výroba automatizovaného systému sledování změn vlhkosti zemin metodou EIS. Oponovaná zpráva projektu OE240 za rok 2010. Brno. Pařílková, J., Uhmannová, H. (2002). Metody použité při měření průsakových křivek na fyzikálním modelu sypané hráze. Vodní hospodářství. 2002. 52(4/2002). p. 89 - 92. ISSN 1211 – 0760. Pavlík, I. (2005).Výsledky kontrolních zkoušek zhutnění na hrázi budovaného rybníka v Jevíčku. Pavlík, I. (2007). Výsledky kontrolních zkoušek zhutnění na hrázi rybníku v Jevíčku realizovaných v II. etapě výstavby. Poláček, J. (2006). Význam malých vodních nádrží v protipovodňové ochraně. VEDA CZ – průvodce informacemi o vědě a výzkumu. http://www.veda.cz/article.do?articleId=12856. Randák, J. (2005). Provozní a manipulační řád pro vodní nádrž ČRS MO Jevíčko. Skalová, J., Štekauerová, V. (2011). Pedotransferové funkcie a ich aplikácia pri modelovaní vodného režimu pôd. STU Bratislava, ISBN 978-80-2273-431-8, p 101. Slavík, J. (2005). Jevíčko - ČRS, rybník - stanovisko hydrologa. projektová dokumentace. Smith, N., (1971). A History of Dams. Richard Clay Ltd. Stara, V. (1997). Rizika porušení vzdouvacích staveb na tocích při extrémních hydrologických situacích (1997-1999). Projekt GA ČR č. 103/97/0175. Stara, V. (1999). Vývoj metod modelování a řízení vodohospodářských a dopravních systémů (19992003). Výzkumný záměr VUT CEZ: J22/98:261100006.¨ Šálek, J. (2001). Rybníky a účelové nádrže. Vyd. 1. Brno: VUTIUM. 2001. 125 s. ISBN 80-214-1806-0. Takahasi, Y., (2003). Water Storage, Transport and Distribution. Encyclopedia of Life Support Systems (EOLSS). Zlatuška, K. (neuvedeno). Historické konstrukce hrází rybníků. http://www.dolnimorava.org/attachments/ historicke_konstrukce_hrazi_rybniku.pdf. ZÁKON O OCHRANĚ PŘÍRODY A KRAJINY, zákon č. 114/1992, Sb. vyhlášen Českou národní radou 19. 2. 1992 a novelizován Parlamentem České republiky. § 4 Základní povinnosti při obecné ochraně přírody.

Pařílková, J. a kol.: Monitorování rybniční hráze metodou EIS

MONITORING OF THE POND DIKE USING EIS METHOD Interaction between a construction and the rock environment can occur in many ways. The most serious of them are those affecting the technology of earthwork or the stability of the structure of the object being carried out, and hence the safety of its operation. This paper documents at a selected site the use of the method of electrical impedance spectrometry in monitoring changes of electrical conductance of soil in the body of an embankment dam due to its variable water load. The text draws attention to the earth-fill dam of a small water reservoir – a private fishpond within the cadastre of the municipality of Jevicko, including examples of verification of the method of electrical impedance spectrometry (EIS). The dam of the fishpond is a homogeneous earth-fill dam of the shape of the letter “L” with the slope of the upstream face being 1:3 and with that of the downstream face being 1:2. The planned width of the dam crest was 2.5 m, but due to the modifications made it differs locally. The length of the dam is 150 m. The elevation of the dam crest is 380.50 m a.s.l. (above sea level) and the maximum height of the dam above the valley bottom is 2 m. The dam was built of soil that had been excavated from the bottom of the constructed fishpond. During the construction of the earth-fill dam, which took place at two stages, check tests of the compaction of the dam body were carried out. Based on the detected granulometric composition of the material of the earth-fill dam, four stations were proposed along its length, at which monitoring of changes in electrical conductivity takes place using EIS probes. When selecting the monitoring parts of the dam, difficulties arisen and identified during check tests of dam compaction were taken into account. When the fishpond began to be filled on 25.9.2008, EIS probes were installed into the dam body at selected profiles 1 to 4. They monitor changes that take place in the structure of the earthen dam in relationship to changes in the water level in the reservoir and to

weather conditions. To monitor changes in soil water content was used indirect method of measuring electrical impedance spectrometry (EIS). The apparatus, consist from Zmeter device, passive vertically divided probes with different length and user’s software, were developed by research projects of EUREKA program. By the long-term monitoring of all profiles, the changes in the groundwater level, influence of weather changes (changing of temperature and precipitation extremes) or movement of the water level in reservoir are recorded. The frequency of data readouts is one per month. Based on the experience and knowledge gained from the monitoring it is possible to say, that the monitoring apparatus is possible to use for this type of experiments. Also it is possible to say that on the basis of measurements were carried out on the fishpond dike certain precautions. Monitoring of the earthen dam of the fishpond near the municipality of Jevicko has shown the suitability of the EIS method and the constructed measuring apparatus for monitoring the water content in the body of the earthen dam and hence its stability and the safety of its operation. In the given case, insufficient soil compaction was detected in some parts of the dam, remedial measures were implemented and their efficiency was also reflected in the results of monitoring. For example, the operation of the fishpond has shown that compaction was sufficient only in the upper parts of the dam; at greater depths, higher values of electrical conductance can be observed, i.e. a higher content of water in soil. The monitoring will go continuously also during the year 2012. Acknowledgement The work was carried out under the financial support from the Ministry of Education, Youth and Sports (MŠMT) of the Czech Republic during the solution of the international project E!4981 (a part of the Czech task OE 10002) in the programme EUREKA.

doc. Ing. Jana Pařílková, CSc., Ing. Marie Fejfarová, Bc. Michael Novák, Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav vodních staveb, Laboratoř vodohospodářského výzkumu, Veveří 95, 602 00 Brno, Česká republika, Tel.: +420 54114 7284 Fax: +420 54114 7288 E-mail: [email protected] [email protected] [email protected]

415