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
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
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, doprava a úprava vody, balneotechnika 13. Stokování a čištění odpadních vod
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) Qn 1 až 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 – střední tok
Vývoj toků – dolní tok
Vývoj toků – spádová křivka - exponenciála
dolní tok
střední tok
horní tok
ukládání sedimentů
boční eroze - transport
dnová eroze
Účinkem proudící vody dochází ke vzniku přirozených korytotvorných procesů
a chodu sedimentů
Základní parametry koryt vodních toků Základní geometrické parametry koryta: - 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
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 • opevnění dna – stupně a prahy
Hrazení bystřin
Hrazení bystřin – změna podélného sklonu
Hrazení bystřin – změna podélného sklonu
Hrazení bystřin – opevnění dna - stupně
Hrazení bystřin – opevnění dna - prahy
Úpravy vodních toků
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, …..
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.
Snížení průměrných hloubek proudění po větší část roku (při nevhodné úpravě)
negativní dopad na kvalitu vody
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 rmin.=6B,
b)Pro přechodnicový oblouk nebo složený kružnicový rmin.= 4B
Zásady vedení trasy
Zásady vedení trasy
Zásady návrhu příčného profilu – Qn Návrhový průtok
Zásady návrhu příčného profilu – Qn Návrhový průtok
Zásady návrhu příčného profilu - extravilán
Zásady návrhu příčného profilu - intravilán
Zásady návrhu příčného profilu - intravilán
Stabilizace příčného profilu - opevnění svahů Opevňované části profilů: • Opevnění dna koryta a berem • Opevnění břehových svahů • Opevnění paty břehových svahů 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.
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
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
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
vs [m.s-1] při hl. [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
Drátokamenné opevnění - intravilán
Složený příčný profil
Revitalizace vodních toků
Řeka Thur - Švýcarsko
Revitalizace vodních toků
Revitalizace vodních toků
Revitalizace vodních toků
