Loučský potok - studie záplavového území. A Technická zpráva

Akce:

Loučský potok - studie záplavového území Část:

A – Technická zpráva

Termín dokončení: 15. 12. 2014 Objednatel: Povodí Ohře, státní podnik Bezručova 4219 430 03 Chomutov

Zhotovitel: Doc. Ing. Aleš Havlík, CSc. - REVITAL Suchý vršek 13 158 00 Praha 5

Hlavní řešitel: Doc. Ing. Aleš Havlík, CSc. Spoupracovníci: Mgr. Barbora Havlíková

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva

OBSAH : ZÁKLADNÍ ÚDAJE

3

1 ZADÁNÍ – VYMEZENÍ PLNĚNÍ ZAKÁZKY

4

2 PODKLADY

5

3 CHARAKTERISTIKA ŘEŠENÉHO ÚSEKU

6

4 HISTORICKÉ POVODNĚ

16

5 HYDROLOGICKÁ DATA

17

6 TOPOGRAFICKÁ DATA

18

7 MATEMATICKÝ MODEL – HYDROTECHNICKÉ VÝPOČTY

19

7.1 Metodika výpočtu

19

7.2 Geometrický model

22

7.3 Okrajové podmínky

23

7.4 Stanovení drsnosti

23

7.5 Kalibrace modelu

24

8 VYMEZENÍ ZÁPLAVOVÉHO ÚZEMÍ A JEHO AKTIVNÍ ZÓNY

25

9 POPIS PRŮBĚHU ŠÍŘENÍ POVODNÍ

26

10 DOPORUČENÍ PRO ZVÝŠENÍ PROTIPOVODŇOVÉ OCHRANY

36

11 VÝSTUPY

37

, prosinec 2014

2


ZÁKLADNÍ ÚDAJE Název akce dle SoD:

Loučský potok – studie záplavového území

Stručný popis akce:

Stanovení záplavového území od začátku úseku (soutok s Ohří) až po konec úseku nad konec zástavby Chranišova, ř.km 0.000 – 5.568.

Dotčené obce:

Nové Sedlo, Loket

Katastrální území:

Chranišov (653713), Nové Sedlo u Lokte (706680), Loučky u Lokte (706663), Loket (686514)

Kraj:

Karlovarský kraj

Vodoprávní úřad příslušný ke stanovení záplavového území:

OŽP MěÚ Sokolov

Vodní tok:

Loučský potok, IDVT: 10102104

Správce vodního toku:

Povodí Ohře, státní podnik, závod Karlovy Vary

Číslo hydrologického povodí:

1-13-01-0310

Objednatel:

Povodí Ohře, státní podnik Bezručova 4219, p.s 62 430 03 Chomutov

Číslo smlouvy objednatele:

458/2014

Zpracoval:

Doc. Ing. Aleš Havlík, CSc. – REVITAL Suchý vršek 13 158 00 Praha 5

Vypracoval:

Doc. Ing. Aleš Havlík, CSc prosinec 2014

, prosinec 2014

3


1. ÚVOD Studii záplavového území Loučského potoka zpracoval její řešitel v průběhu roku 2014. Zájmové území bylo zadavatelem, kterým je správce toku státní podnik Povodí Ohře, přesně vymezeno souřadnicemi JTSK: začátek úseku X=1014000.370, Y=859393.890 konec úseku v profilu ústí do Ohře X=1010435.79, Y=859846.89. Základními výstupy zpracování studie byly výpočet 1D ustáleného nerovnoměrného proudění pro všechny N-leté průtoky, stanovení rozsahu záplavového území a jeho aktivní zóny v souladu s platnou metodikou, psaný podélný profil, podélný profil, údolní profily, technická zpráva, evidenční listy objektů. Přesná specifikace rozsahu a formátu příloh byla specifikována v přílohách Smlouvy o dílo.

, prosinec 2014

4


2 PODKLADY Geodetické podklady Ke zpracování geometrického modelu koryta Loučského potoka a jeho záplavového území bylo nejprve potřeba zajistit potřebné tyto geodetické podklady: zaměření příčných a údolních profilů koryta potoka a záplavového území, digitální model terénu ČUZK 5.generace. Mapové podklady Z mapových podkladů byly při výpočtech a zpracování závěrečných výstupů použity následující mapové podklady: letecké ortofoto snímky, digitální rastrové mapy ZABAGED. Použitý software V průběhu přípravy dat, výpočtů a zpracování výstupů byl použit následující software: HEC-RAS, matematický model obsahující i modul na výpočet ustáleného nerovnoměrného proudění, AutoCad 2004, ProgeCad 2014, programy pro přípravu digitálních výkresů, ArcView v9. QGIS, programy na přípravu výstupů pro geografické informační systémy, Atlas, program pro zpracování digitálního modelu terénu.

, prosinec 2014

5


3 CHARAKTERISTIKA ŘEŠENÉHO ÚSEKU Situace trasy koryta řešeného úseku Loučského potoka je znázorněna na podkladu mapy ZABAGED na obrázku 3.1

Obr. 3.1 - Rozsah řešeného úseku Loučského potoka , prosinec 2014

6

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva Důležitým parametrem, který významně pomáhá charakterizovat tok, jsou jeho sklonitostní poměry. Schematický podélný profil řešeného úseku je zobrazen na obrázku 3.2. Z něj je patrné, že lze dle průběhu sklonu dna rozdělit řešený úsek na 3 části. Od počátku řešeného úseku až k cestnímu mostu v ř. km 3.673je sklon mírný, pak se na krátkém úseku významně zvyšuje a od počátku zástavby obce Loučky je již prakticky stejný až k ústí do Ohře (viz Tab. 3.1).

Obr. 3.2 – Schematické znázornění podélného profilu dna Loučského potoka Tab. 3.1 – Vývoj průměrného sklonu dna v podélném profilu Loučského potoka Úsek [ř. km]

Sklon [%]

5.550 – 3.670

0.46

3.670 – 3.460

0.24

3.460 – 0.000

0.79

, prosinec 2014

7

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva Povodí Loučského potoka se nachází v blízkosti otevřeného hnědouhelného dolu, jehož hranice se nachází východně od města Nové Sedlo. Díky této skutečnosti došlo v minulosti k ovlivnění hydrologického režimu potoka. Původní charakter toku byl v minulosti ovlivněn zejména v úseku nad Novým Sedlem, kde je v současné době potok na několika dlouhých úsecích zatrubněn. Horní konec řešeného úseku Loučského potoka se nachází cca 400 m nad okrajem zástavby části města Nové Sedlo – Chranišov. Potok zde protéká širokou loukou, koryto s přirozeným charakterem zde má velmi malé rozměry (Foto 3.1). Bezprostředně nad Chranišovem, kde protéká potok krátkým lesíkem (ř.km 5.200 až 5.050), je koryto zcela zanesené a voda protéká bažinami (Foto 3.2).

. Foto 3.1 – Charakter Loučského potoka v široké louce nad Chranišovem

Foto 3.2 – Zanesené koryto potoka v lesíku nad Chranišovem Za uvedeným lesíkem ř. v km 5.050 vtéká již Loučský potok do zástavby Chranišova. Napravo před místním silničním mostem se bezprostředně podél pravého břehu potoka nachází malý rybník. Vzhledem k napřímené trase zde bylo

, prosinec 2014

8

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva koryto v minulosti pravděpodobně upraveno, v současné době však již připomíná spíše přirozený tok s menší kapacitou.

Foto 3.3 – Koryto potoka uprostřed zástavby Chranišova Po necelých 200 m trasa koryta křižuje hlavní silnici Nové Sedlo – Chodov. Za silničním mostem se nachází úsek (ř.km 4.850 až 3.990), kde trasu koryta křižují výsypky vzniklé v souvislosti s důlní činností nebo široký železniční násep. V zatrubněných úsecích je koryto vedeno v betonových obdélníkových profilech, vtok do prvního z nich je patrný na fotografii 3.4, mezilehlý úsek v hlubokém zářezu potom na další fotografii 3.5.

Foto 3.4 – Vtokový objekt do zatrubněného úseku

, prosinec 2014

9


Foto 3.5 – Otevřené koryto mezi zatrubněnými úseky v hlubokém zářezu Za výtokem z posledního zatrubněného úseku (km 3.99) pod tělesem železniční tratě je koryto potoka až k zaústění pravostranného přítoku (km 3.44) upraveno, břehové svahy jsou opevněny betonovými deskami. Vlivem zaústění odpadních vod z důlních provozů je dno koryto zanesené železitými náplavy (Foto 3.6).

Foto 3.6 – Upravené koryto potoka pod železniční tratí Pod zaústěním přítoku v km 3.44 uvedená úprava končí a v lesním úseku má koryto opět přirozený charakter. Po 150 m vtéká v km 3.3 Loučský potok pod místním cestním mostem do zástavby obce Loučky. Koryto je zde až k hlavnímu silničnímu mostu (km 2.9) napřímeno, průřez příčného profilu je pravidelný lichoběžník, břehové svahy jsou zatravněny. Charakter koryta v tomto úseku je přiblížen na fotografiích 3.7 a 3.8.

, prosinec 2014

10


Foto 3.7 – Upravené koryto potoka na počátku obce Loučky

Foto 3.8 – Upravené koryto potoka nad hlavním silničním mostem v Loučkách Pod hlavním silničním mostem se trasa koryta přiklání k levému prudkému svahu údolí, koryto je pod mostem v úseku km 2.9 až 2.76 vedeno v hlubokém obdélníkovém korytě se zděnými opěrnými zdmi (Foto 3.9). Pod následujícím silničním mostem již úroveň terénu podél koryta značně poklesává. Koryto je zde stále upraveno do obdélníkového profilu, kapacita koryta je zde zvýšena ochrannými zídkami navazujícími na břehové opěrné zdi (km 2.76 až 2.61). Dno koryta je významně zaneseno splaveninami, v náplavech hojně rostou vodní traviny a další rostliny (Foto 3.10). Tento přístup k úpravě koryta končí cca 50 m pod lávkou pro pěší, kde se mění příčný profil opět na lichoběžníkový se zatravněnými břehy (Foto 3.11). Po necelých 200 m končí i tato úprava a Loučský potok již opouští zástavbu obce Loučky. Od profilu km 2.4 již Loučský potok protéká zalesněným územím, koryto je zde zcela přirozené (Foto 3.12), jeho charakter je pouze místně ovlivněn objekty v souvislosti s křížením s dopravními stavbami. Lokální úprava se nachází v místě křížení s dálnicí v km 2.11 (Foto 3.13). Od profilu km 1.75 doprovází v údolí trasu koryta železniční trať. Koryto potoka se střídavě přimyká k levému a pravému okraji , prosinec 2014

11

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva údolí a díky tomu křižuje železnici v několika mostních objektech. V místech, kde se koryto přibližuje náspu železniční trati, je břeh stabilizován, v některých případech dokonce betonovými pražci používanými při stavbě železniční trati. Stav koryta v jednom z míst, kde vede trasa koryta podél náspu železniční trati je patrný na fotografii 3.14.

Foto 3.9 – Upravené koryto potoka se svislými opěrnými zdmi

Foto 3.10 – Zanesené upravené koryto potoka na dolním okraji obce Loučky

, prosinec 2014

12


Foto 3.11 – Upravené koryto na konci obce Loučky

Foto 3.12 – Přirozený charakter v lesním úseku pod obcí Loučky

Foto 3.13 – Lokální úprava pod dálničním mostem

, prosinec 2014

13


Foto 3.14 – Loučský potok podél železniční trati V profilu cca km 0.45 opouští trasa les a Loučský potok začíná protékat zástavbou města Loket. Již opět upravené a napřímené koryto je vedeno mezi oploceným průmyslovým areálem nalevo od koryta a železniční tratí na druhé straně, vedle ní vede místní silnice a za ní již stojí obytná zástavba, to je patrné na fotografií 3.15. a 3.16. V místě křížení z hlavní silnicí se trasa koryta stáčí prudce doprava (Foto 3.17) a koryto se již blíží zaústění do řeky Ohře (Foto 3.18).

Foto 3.15 – Loučský potok na okraji města Loket

, prosinec 2014

14


Foto 3.16 – Upravené koryto podél průmyslového areálu

Foto 3.17 – Loučský potok pod posledním silničním mostem v Lokti

Foto 3.18 – Ústí Loučského potoka do řeky Ohře

, prosinec 2014

15


4 HISTORICKÉ POVODNĚ Na Loučském potoce se nenachází žádná vodoměrná stanice Českého hydrometeorologického ústavu ani správce vodního toku podniku p¨Povodí Ohře, s.p. Pro zájmový úsek proto nebyly zjištěny žádné přesné údaje o velikosti průtoků za povodní, rovněž nebyly v terénu nalezeny žádné povodňové značky. Žádné údaje o průběhu historických povodní neměl řešitel ani od dotčených obcí, která byla v průběhu řešení studie osloveny.

, prosinec 2014

16


5 HYDROLOGICKÁ DATA Na základě výsledků prvního kontrolního dne, zajistil řešitel zpracování N-letých průtoků pro profil Loučského potoka v místě ústí do řeky Ohře a dále v profilu křížení s železniční tratí Novém Sedle. Ukázalo se, že N-leté průtoky pro oba profily vykazují velké rozdíly. Protože nejvíce problematickým místem z hlediska protipovodňové ochrany byl úsek potoka v centru obce Loučky, bylo dodatečně objednáno zpracování N-letých průtoků pro profil silničního mostu v Loučkách (ř.km 2.900). Všechny údaje zpracovala pobočka ČHMÚ v Plzni, hodnoty jsou společně uvedeny v tabulce 5.1. Na vodním toku neprovozuje ČHMÚ žádnou vodoměrnou stanici, průtoky byly proto odvozeny pomocí analogie a třída přesnosti byla pro oba profily stanovena jako IV. Číslo hydrologického povodí bylo všechny 3 uvedené profily shodné: 1-13-01-0310. Tab. 5.1 – N-leté průtoky na Loučském potoce

Profil

F

Q1

Q2

Q5

Q10

Q20

Q50

Q100

[km2] [m3.s-1] [m3.s-1] [m3.s-1] [m3.s-1] [m3.s-1] [m3.s-1] [m3.s-1]

Železniční most v Novém Sedle

2.64

1.11

1.68

2.602

3.40

4.36

5.71

6.87

Silniční most ř.km 2.900

13.12

3.42

5.19

8.03

10.5

13.5

17.6

21.3

ústí do Ohře

15.10

3.82

5.78

8.97

11.7

15.0

19.7

23.7

, prosinec 2014

17


6 TOPOGRAFICKÁ DATA Klasické zaměření koryta a inundačního území Příčné profily korytem Loučského potoka a části navazující inundace byly zaměřeny s průměrnou vzdáleností cca 100 m, kromě profilů byly zaměřeny i veškeré objekty na toku. Geodetické práce zpracoval Ing. Balvín, a to v souřadném systému S-JTSK a výškovém systému Balt po vyrovnání. Geodetický elaborát obsahuje 71 příčných profilů, 18 mostních objektů. Digitální model terénu Pro vytvoření digitálního modelu terénu záplavového území poskytl správce toku řešiteli Digitální model reliéfu DMR 5g, který zpravoval Český úřad zeměměřičský a katastrální. Tento model je zpracován v textovém souboru v souřadném systému S-JTSK a výškovém systému Balt po vyrovnání v mapových listech 2.5x2 km shodných se základní mapou 1:5000. Konkrétně byly použity tyto mapové listy: SOKO35, SOKO36, SOKO37. Kartografické podklady Současně s digitálním modelem reliéfu 5g poskytl správce vodního toku řešiteli i ortofoto snímky ve stejných mapových listech. Pro potřeby zpracování map záplavového území byly zakoupeny rastrové mapy ZABAGED v následujících čtvercích 2x2 km: 10100858, 10100860, 10120858, 10140858.

, prosinec 2014

18


7 MATEMATICKÝ MODEL – HYDROTECHNICKÉ VÝPOČTY 7.1 Metodika výpočtu Výpočet průběhu hladin při 1D nerovnoměrném proudění je zpravidla řešen pomocí takzvané metody po úsecích. Ta vychází z rovnice Bernoulliho a z fyzikálního hlediska vyjadřuje zákon zachování mechanické energie. Průběh hladiny nerovnoměrného proudění mezi dvěma profily ukazuje obr. 7.1.

dZ = iE ⋅ dL

α⋅ v12 2⋅ g

iE α⋅ v22 2⋅ g

y1 y2 1

i0

i0 ⋅ dL

2

dL

Obr. 7.1. – Průběh hladin nerovnoměrného proudění Základní výpočetní postup vyplývá ze známé rovnice Bernoulliho α ⋅ v 12 α ⋅ v 22 i 0 ⋅ ΔL + y 1 + = y2 + + i E ⋅ ΔL 2⋅g 2⋅g

(7.1.)

kde io – sklon dna [-] ie – sklon čáry energie [-] ΔL – vzdálenost mezi profily [m] y1, y2 – hloubky proudění v horním a dolním profilu [m] v1, v2 – průřezové rychlosti v horním a dolním profilu [m.s-1] α - Coriolisovo číslo [-]

, prosinec 2014

19


Pro sklon čáry energie platí iE =

Q2 Q2 = C P2 ⋅ S P2 ⋅ R P K p2

(7.2.)

kde Q – průtok vody [m3.s-1] CP – průměrná hodnota Chezyho součinitele v úseku [m0.5·s-1] SP – průměrná průtočná plocha v úseku [m] RP – průměrný hydraulický poměr v úseku [m] Kp – průměrná hodnota modulu průtoku v řešeném úseku [m3.s-1] a rozdíl hladin lze potom při doplnění o případný člen vyjadřující vliv místních ztrát stanovit z rovnice

Δy =

α ⋅Q2 2⋅g

⎛ 1 ⎛ v 2 − v 22 1 ⎞ Q2 ⎜ 2 − 2 ⎟ + 2 ⋅ ΔL + ζ ⎜ 1 ⎜ 2⋅g ⎜S ⎟ ⎝ ⎝ 1 S2 ⎠ K p

⎞ ⎟ ⎟ ⎠

(7.3.)

kde Δy – rozdíl hladin [m] S1, S2 – průtočné plochy v horním a dolním profilu [m2] Kp – průměrná hodnota modulu průtoku v řešeném úseku [m3.s-1] V případě povodňových situací může být průběh hladin významně ovlivněn hydraulickou funkcí mostních objektů. Obecně může u mostů nastat několik režimů proudění s různými přístupy k řešení. Způsob výpočtu charakteristik proudění mostním objektem závisí na průběhu hladiny v mostním objektu a jeho blízkém okolí. Ty jsou znázorněny na obrázku 7.2.

5 4 3 2 1

1

2

3

4

Obr.7.2 – Charakteristické průběhy hladin při proudění mostními objekty Jednotlivé režimy proudění mostním objektem jsou: 1. 2.

proudění s volnou hladinou neovlivněné dolní vodou proudění s volnou hladinou ovlivněné dolní vodou , prosinec 2014

20

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva 3. 4. 5.

proudění se zatopeným vtokem a volným výtokem proudění se zatopeným vtokem i výtokem (tlakové proudění) přelévaný mostní objekt

Pro řešení proudění s volnou hladinou lze použít přístup, který vychází z Bernoulliho rovnice. Za předpokladu zanedbání sklonu mezi profily 1 a 2 můžeme napsat

E = y1 +

α ⋅ v 12 α ⋅ v 22 ξ ⋅ v 22 Q2 = y2 + + = y2 + 2⋅g 2⋅g 2⋅g 2 ⋅ g ⋅ ϕ 2 ⋅ S22

(7.4.)

kde E – úroveň čáry energie v profilu 1 [m] y1, y2 – hloubky proudění v profilech 1 a 2 [m] v1, v2 – střední rychlosti vody v profilech 1 a 2 [m⋅s-1] Q – průtok mostním objektem [m3⋅s-1] S2 – průtočná plocha mostního profilu 2 [m2] φ – rychlostní součinitel [-] ξ – součinitel místní ztráty na vtoku [-] V případě proudění ovlivněného dolní vodou se doporučuje za hloubku y2 dosazovat přímo hloubku dolní vody y4 z profilu 4 těsně za mostem. Hloubka y2 bývá rovněž označována jako yσ, y4 potom jako yd. Kromě tohoto postupu je k dispozici metoda vycházející z rovnice zachování hybnosti (momentová rovnice). Ta spočívá v postupném uplatňování základní rovnice na profily 4-3 , 3-2 a konečně 2-1.. V případě, že dojde k zatopení vtoku, ale výtok z mostu zůstává i nadále volný, nejedná se ještě o tlakové proudění. V tomto případě je možné použít rovnici ⎡ ⎛ H α ⋅ v 12 ⎜ Q = C Z ⋅ S 3 ⎢2 ⋅ g ⋅ ⎜ y 1 − + 2 2⋅g ⎝ ⎣⎢

⎞⎤ ⎟⎥ ⎟ ⎠ ⎦⎥

0 .5

(7.5)

kde CZ – koeficient závisející na míře vzdutí hladiny nad spodní líc mostovky [–] H – vzdálenost mezi dnem a úrovní spodního líce mostovky [m] Při výpočtu zatopeného mostu na vtoku i výtoku lze chápat proudění jako výtok otvorem. V tomto případě se použije rovnice Q = μ v ⋅ S ⋅ 2 ⋅ g ⋅ (E 1 − y 4 )

(7.6.)

kde E1 – úroveň energetické čáry v profilu 4 [m] y4 – úroveň hladiny v profilu 1 [m] S – průtočná plocha mostního otvoru [m2] μv- součinitel výtoku mostního otvoru [–] Proudění za situace, kdy dochází k přelití mostní konstrukce, se doposud řešilo jako kombinace výtoku otvorem a přepadem přes širokou korunu. Výsledky výše uvedeného fyzikálního výzkumu ukázaly, že tento postup nepopisuje věrně trojrozměrné proudění v okolí objektu (především opětné spojení proudů za mostem).

, prosinec 2014

21


7.2 Geometrický model Geometrický model koryta a záplavového území je v případě užití 1D modelu tvořen soustavou údolních profilů a případnými mostními a spádovými objekty. K sestavní modelu byly použity zaměřené profily, tam kde se očekával rozsah záplavového území větší, než byla délka zaměřených profilů, byl k jejich prodloužení použit sestavený digitální model terénu. Základní nevětevný model byl použit pro průtoky Q1 až Q50, pro extrémní průtoky Q100, kdy bude docházet ve středu obce Loučky k rozdělní proudění na 2 samostatné oddělené proudy, byl použit model větevný. Oba jsou schematicky znázorněny na obrázku 7.3, větevný model je umístěn v pravé polovině stránky.

J J2

Obr. 7.3 – Schematické znázornění nevervného a větevného modelu Loučského potoka v řešeném úseku.

, prosinec 2014

22


7.3 Okrajové podmínky Nebytnou součástí modelování proudění vody je sestavení okrajových podmínek.

Horní okrajová podmínka Horní okrajová podmínka určuje velikost průtoku, který přitéká do modelu na jeho horním okraji a v místě bočních přítoků Při výpočtech byly použity N-leté průtoky uvedené v kapitole 2. Protože nad prvním zatrubněným úsekem se vlévá do Loučského potoka levostranný přítok s významnou plochou povodí, kterou bylo možné s využitím softwaru Atlas a Cad přesně stanovit, byly pro po horní úsek odvozeny N-leté průtoky z profilu křížení železniční tratí, a to v závislosti na poměru odmocnin ploch povodí. Průtoky použité při výpočtech s uvedením říčního kilometru počátku platnosti jsou uvedeny v tabulce 7.1. Tab. 7.1 – Průtoky použité v jednotlivých úsecích modelu Loučského potoka Úsek

Q1

[ř.km]

3

Q2 -1

3

Q5 -1

3

Q10 -1

3

-1

Q20 3

-1

Q50 3

Q100

-1

[m .s ] [m .s ] [m .s ] [m .s ] [m .s ] [m .s ] [m3.s-1]

5.598 – 4.865

0.97

1.47

2.28

2.98

3.81

5.01

6.02

4.865 – 3.338

1.11

1.68

2.602

3.40

4.36

5.71

6.87

3.338 – 1.747

3.42

5.19

8.03

10.5

13.5

17.6

21.3

1.747 – 0.000

3.82

5.78

8.97

11.7

15.0

19.7

23.7

Dolní okrajová podmínka Dolní okrajová podmínka se určuje za předpokladu říčního proudění výchozí úroveň na dolním okraji modelu, tedy v místě ústí do řeky Ohře. Po dohodě se správcem toku byla pro výchozí úroveň hladin v místě zaústění až do průtoku Q20 použita úvaha, že úroveň hladiny v Loučském potoce nebude ovlivněna prouděním v řece Ohři. Pro extrémní povodňové průtoky Q50 a Q100 byl použit souběh s povodní na Ohři Q5, při které dosahuje hladiny v Ohři v místě soutoku úroveň 391.51 m, n.m.

7.4 Stanovení drsností Důležitou součástí výpočtů nerovnoměrného proudění je stanovení odporů koryta a inundačního území. Použité hodnoty součinitelů drsnosti koryta pro jednotlivé úseky jsou uvedeny v tabulce 7.2. Neméně srovnatelná pozornost byla věnována vymezení tak zvaných neaktivních průtočných ploch, které v některých případech ovlivňují výpočet více než hodnost součinitele drsnosti.

, prosinec 2014

23

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva Tab. 7.2 – Hodnoty součinitele drsnosti dle Manninga koryta Loučského potoka použité v jednotlivých úsecích Úsek [ř.km]

Popis koryta

n

5.598 – 5.300

Drobné zarostlé koryto

0.060

5.300 – 5.075

Zcela zanesené koryto

0.075

5.075 – 4.900

Upravené zarostlé koryto

0.050

4.900 – 4.805

Částečně upravené koryto

0.045

4.805 – 3.995


0.050

3.995 – 3.800

Upravené koryto s betonovými deskami, mírně zanesené

0.035

3.800 – 3.480


0.050

3.480 – 3.330

Přirozené koryto v lesním úseku

0.060

3.330 – 2.980

Upravené lichoběžníkové koryto

0.045

2.980 – 2.700

Upravené obdélníkové koryto

0.040

2.700 – 2.500

Upravené lichoběžníkové koryto

0.045

2.500 – 2.100


0.070

2.100 – 1.980

Upravené koryto pod dálničním mostem

0.050

1.980 – 0.49


0.060

0.049 – 0.170

Upravené lichoběžníkoví koryto

0.040

0.170– 0.000

Zarostlé upravené koryto

0.045

¨V inundačních územích byly použity hodnoty součinitele drsnosti pro les 0.2, pole 0.07, louku 0.05, zahrady 0.15, silnice 0.03. Neméně srovnatelná pozornost byla věnována vymezení tak zvaných neaktivních průtočných ploch, které v některých případech ovlivňují výpočet více než hodnota součinitele drsnosti.

7.5 Kalibrace modelu Protože nebyly k dispozici žádné údaje o velikosti průtoků za historických povodní ani značky po povodňových hladinách, nemohla být kalibrace modelu provedena.

, prosinec 2014

24


8 VYMEZENÍ ZÁPLAVOVÉHO ÚZEMÍ A JEHO AKTIVNÍ ZÓNY Hranice záplavového území Stanovení rozsahu záplavového území je založeno na výpočtu průběhu hladin 1D ustáleného nerovnoměrného proudění pro průtoky Q5, Q20 a Q100 v souladu s platnou metodikou pro stanovení záplavového území. Základem jsou přesně stanovené průsečíky hladiny v jednotlivých profilech s údolními profily, které jsou definovány 2 souřadnicemi souřadného systému S-JTSK a 1 výškovou kótou ve výškovém systému Balt po vyrovnání. Z vytvořených 3D polygonů byly následně sestrojeny digitální modely hladin uvedených průtoků a proveden průnik s digitálním modelem terénu záplavového území. Takto sestrojená čára je na závěr podrobena „ručnímu“ inženýrskému dopracování. Tento krok má zohlednit zejména skutečnost, že 1D přístup uvažuje jen konstantní úroveň hladiny v celém profilu. Typickými místy, kdy nelze mechaniky softwarové výstupy převzít jsou úseky v okolí mostů v případech, kdy je koryto pod mostem schopno provést průtok bez vybřežení, nad mostem však dojde vlivem ztrát ke vzdutí hladiny a vylití z vody z koryta, která se do něj bezprostředně pod mostem zpravidla nemůže vrátit.

Aktivní zóna záplavového území Při návrhu rozsahu aktivní zóny záplavového území bylo jako vstupní kritérium použit přístup, na základě kterého se její hranice záplavového území stanovuje na základě rozdělení měrných průtoků tak, aby v určeném pásu protékal průtok odpovídající 80% celkového průtoku Q100. Jako další kritérium byla použita metoda založená na analýze průběhu svislicových rychlostí a hloubek vody při proudění vody v záplavovém území.

, prosinec 2014

25


9 POPIS PRŮBĚHU ŠÍŘENÍ POVODNÍ Popis šíření povodňových situací je v následujícím textu popsán postupně od horního okraje řešeného úseku ve směru proudění.

Úsek ř.km 5.600 – 5.200 Loučský potok zde protéká širokými loukami, kde se nenacházejí žádné stavby. Přestože koryto potoka není kapacitní a k vylití vody z koryta dochází již při průtocích menších než Q5, šířka záplavového území je zde z důvodu sklonu svahů údolí maximálně 25 m, jak je patrné z fotografie 9.1

Foto 9.1 – Pohled na horní část Loučského potoka s šířkou záplavového území do 25 m

Úsek ř.km 5.200 – 5.060 Vlivem zcela zaneseného koryta v krátkém lesním úseku zde voda proudí mimo koryto, které není téměř patrné i za zcela běžných průtoků (Foto 9.2). Část údolí se zanedbatelným příčným sklonem terénu se zde rozšiřuje a díky tomu místy šířka záplavového území přesahuje 100 m. Ani zde nejsou v jeho dosahu žádné objekty.

Úsek ř.km 5.060 – 4.870 Zde vede trasa potoka zástavbou části Nového Sedla – Chranišov. Těsně nad místním silničním mostem se napravo od potoka nachází místní rybník. Zvýšený terén před ním soustředí i za průtoku Q100 proud z levého inundačního území do koryta. Na úrovni rybníka však voda přes odlehčovací objekt opět doprava vybřežuje Na opačné straně se bude voda za povodní rovněž dostávat z koryta, zaplaví některé zahrady a pár obytných budov. Pod silničním mostem v km 5.00 niveleta silnice v pravém předmostí postupně klesá (Foto 9.3). Proto i na této straně bude docházet za povodní k zaplavení obytných budov.

, prosinec 2014

26

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva V záplavovém území pro průtok Q100 se zde nachází 6 budov, pro průtok Q20 jen 3 budovy.

Foto 9.2 – Krátký lesní úsek s pravidelným vyléváním vody do širšího pásu

Foto 9.3 – Pravé předmostí kam se za povodní vylévá ve směru poklesu terénu za povodní část průtoku z nekapacitního koryta nad i pod silničním mostem v Chranišově

Úsek ř.km 4.870 – 3.970 V tomto úseku bylo koryto v důsledku důlní činnosti na 3 úsecích zatrubněno. V mezi úsecích s volnou hladinou vede trasa koryta v úském zářezu mezi výsypkami či tělesem železniční trati. I za extrémních povodňových situací zde šířka záplavového území jen nepatrně převyšuje 10 m.

, prosinec 2014

27

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva Úsek ř.km 3.970 – 3.445 Od výtokového profilu z posledního zatrubněného úseku pod železniční tratí je koryto až k soutoku s pravobřežním přítokem upraveno do lichoběžníkového profilu (Foto 9.4). Kapacita potoka zde postačuje na převedení průtoku Q100. Proto nebude docházet ani k zaplavení ČOV na úrovni km 3.6 vpravo od koryta.

Foto 9.4 – Upravené koryto potoka těsně nad ČOV

Úsek km 3.445 – 3.305 Pod zaústěním pravobřežního potoka již uvedená úprava končí, kapacita koryta zde klesá, odpory neupraveného koryta se zvyšují, zároveň se zde zvyšují N-leté průtoky (Foto 9.5). Pod tímto soutokem bude proto již při průtocích menších než Q100 voda vybřežovat na obě strany.

Foto 9.5 – Loučský potok v lesním úseku nad Loučkami

, prosinec 2014

28

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva Úsek km 3.305 – 3.200 Zde Loučský potok začíná protékat zástavbou obce Loučky. V profilu ř.km 3.265 se do něj vlévá levobřežní přítok a plocha povodí opět výrazně narůstá. I přes úpravy koryta zde potok kolem pravého oblouku koryta zaplavuje pás široký až 70 m (Foto 9.6), obytné budovy však nestojí bezprostředně u potoka, a tak se v dosahu záplavového území nachází jen 1 obytná budova. V profilu silničního mostu se proud zkoncentruje do mostního otvoru.

Foto 9.6 – Úsek s nekapacitním korytem na počátku obce Loučky

Úsek ř.km 3.200 – 2.910 I v tomto zcela přímém upraveném úseku se i za běžných povodní voda z koryta vylévá a to zejména do plochého pravého inundačního území. Blízká obytná zástavba se zde nachází jen mezi levým břehem a paralelně vedoucí silnicí. Protože od levého břehu terén stoupá, budou zaplavovány jen krajní části budov.

Foto 9.7 – Úsek s nekapacitním korytem na počátku obce Loučky

, prosinec 2014

29

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva Okraj jedné z takových budov je vidět na fotografii 9.7, na druhé straně snímku je patrné, že je pravé inundační území využíváno jen jako zahrady s drobnými objekty.

Úsek ř.km 2.910 – 2.850 V této části protéká Loučský potok centrem stejnojmenné obce Loučky. Důležitým objektem je silniční most v ř.km 2.900 (Foto 9.8). Niveleta silnice od mostu směrem k zástavbě postupně poklesává a nejnižší úrovně dosahuje 80 m od mostu. Protože je zde tato úroveň nižší, než je vzdutá hladina při průtoku Q100 nad mostním objektem, bude se zde za tohoto průtoku proud rozdělovat. Hlavní část proteče mostním otvorem a dál bude bez vybřežení proudit v obdélníkovém profilu (Foto 9.9) až k dalšímu silničnímu mostu. Druhý proud povede mezi domy, přeteče v nejnižším místě sinici (Foto 9.10) a po 150 metrech se opět přiblíží hlavnímu proudu.

Foto 9.8 – Silniční most v Loučkách před kterým bude docházet k rozdělení proudu za průtoku Q100

Foto 9.9 – Kapacitní obdélníkové koryto pod hlavním silničním mostem v Loučkách

, prosinec 2014

30


Foto 9.10 – Oblast, kudy bude za extrémní povodně protékat podél stavby (uprostřed snímku vedlejší) proud

Úsek ř.km 2.850 – 2.610 I zde má koryto potoka ještě upravený obdélníkový profil, vzhledem k malému zahloubení dna koryta pod okolním terénem zde byla v minulosti řešena protipovodňová ochrana navýšením břehové hrany oboustrannými zídkami (Foto 9.11). Protože se zde koryto systematicky zanáší, současná kapacita upraveného koryta odpovídá průtoku Q20, při jeho překročení již dochází k vylití vody na obě strany. Existence pravobřežní hrázky způsobuje, že boční proud, který se zde opět přibližuje k trase potoka, bude proudit podél hrázky odděleně až pod profil lávky pro pěší, kde tato úprava končí a koryto opět přechází do lichoběžníkového profilu.

Foto 9.11 – Upravený úsek Loučského potoka s navýšenými ochrannými zídkami

, prosinec 2014

31

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva Úsek km 2.610 – 2.400 V místě, kde končí zástavba podél koryta a kde končí úprava s obdélníkovým korytem, ještě krátce pokračuje úprava v lichoběžníkovém profilu. Po jeho obou stranách koryta se nacházejí rybníky. Voda se zde bude přes pravý břeh přelévat (Foto 9.12) a z důvodu řady dalších terénních nerovností zde bude průběh hladiny velmi komplikovaný a 1D výpočtem velmi obtížně správně popsatelný. Zde se však již žádné stavby v okolí nevyskytují.

Foto 9.12 – Pravý břeh Loučského potoka a blízký rybník, kam se za povodní voda přelévá

Úsek ř.km 2.610 – 0.450 Od profilu ukončení této úpravy následuje zcela přirozené koryto volně se vlnící v zalesněném údolí (Foto 9.13). Přirozené koryto má malou kapacitu, říční niva je plochá, a tak se šířka záplavového území při průtoku Q5 jen velmi málo liší od hranice pro průtok Q100. Jediným krátkým úsekem s upraveným korytem je místo křížení s dálniční komunikací (Foto 9.14), její těleso je vedeno vysoko nad úrovní údolí. Od profilu km 1.75 až k městu Loket vede v údolí železniční trať Loket – Nové Sedlo. Trat´ je vedena na náspu, koryto potoka ji několikrát křižuje, podle toho k jaké straně údolí se jeho trasa přiklání. Koruna náspu železniční trati v celém lesním úseku vysoce převyšuje i hladinu průtoku Q100, dokládá to například další fotografie 9.15. K mírnému přelití koruny náspu může dojít jen v profilu klenbového železničního mostu v ř.km 1.458.

, prosinec 2014

32


Foto 9.13 – Přirozené koryto v lesním úseku pod obcí Loučky

Foto 9.14 – Krátký upravený úsek pod tělesem dálničního mostu

Foto 9.14 – Koryto Loučského potoka podél železniční trati nad Loktem

, prosinec 2014

33

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva Úsek ř.km 0.450 – 0.000 V místě, kde se Loučský potok dostává k okraji zástavby města Loket, se již úroveň náspu železniční trati snižuje. Kolem místa, kde se k trati připojuje silnice a za ní stojí první rodinné domy (Foto 9.15), tak bude docházet za průtoku Q20 a větších k přelití trati a silnice až k uvedeným domům. Ve směru toku kapacita koryta i přes úpravu dále poklesává (Foto 9.16) a před posledním silničním mostem, za kterým se již ve své výústní trati stáčí potok k řece Ohři, bude z důvodu nekapacitního mostu zaplavována silnice až k obytným domům (Foto 9.17) i za průtoku Q5. Protipovodňovou ochranu tohoto úseku Loučského potoka by bylo možné vyřešit jen komplexní úpravou potoka se změnou jeho sklonitostních poměrů a rekonstrukcí komplexu silničního a železničního mostu. Jednalo by se nepochybně o velmi nákladné řešení.

Foto 9.15 – Místo, kde již bude těleso železniční trati za povodní přeléváno.

Foto 9.16 – Úsek, kde se vlivem níže ležícího nekapacitního silničního mostu kapacita koryta potoka dále snižuje.

, prosinec 2014

34


Foto 9.17 – Úsek, před posledním silničním mostem, kde bude docházet i za malých povodňových průtoků k zaplavování budov napravo od železniční trati Nepříznivé odtokové poměry ve výústní trati jsou mimo jiné vyvolány existencí shybky, která křižuje koryto pod spojeným silničním a železničním mostem v ř.km 0.160 a která nezanedbatelně snižuje sklon dna pod tímto objektem.

, prosinec 2014

35


10 DOPORUČENÍ PRO ZVÝŠENÍ PROTIPOVODŇOVÉ OCHRANY Jak z výsledků této studie vyplynulo, situace Loučského potoka je z pohledu protipovodňové ochrany velmi různorodá. K zaplavování obytných budov bude docházet v horní části řešeného úseku v okolí silničního mostu v ř.km 5.001. Vhledem k velmi malému počtu zasažených objektů by komplexní úprava koryta nebyla ekonomicky rentabilní. Vzhledem k tom, že je zde koryto zaneseno splaveninami, doporučuje se alespoň zlepšit odtokové poměry v tomto úseku vyčištěním koryta V úseku mezi silničním mostem v ř.km 2.752 a lávkou pro pěší v ř.km 2.633 se upravené koryto postupně významně zanáší. Protože zde hrozí, že kapacita upraveného koryta při pokračujícím procesu klesne i pod Q20, doporučuje se pravidelně tento úsek čistit. Variantně by se mohlo zvážit, zda by nebylo možné omezit usazování splavenin a plavenin výstavbou úzké kynety s hydraulicky vhodným tvarem, který by zabezpečil zvýšení rychlosti proudění za minimálních a středních průtoků a tím i unášecích schopností proudu. Ve výústní trati nad soutokem s Ohří v Lokti jsou špatné odtokové poměry způsobeny kombinací nekapacitního spojeného silničního a železničního mostu a nedaleké shybky, jejíž konstrukce nevhodně snižuje sklon dna koryta pod uvedeným mostem. Vzhledem k tomu, že rekonstrukce mostu se nejeví jako reálná, doporučuje se alespoň, aby k rekonstrukci přistoupil majitel shybky. Bez tohoto kroku se zlepšit odtokové poměry v této části Loučského potoka nepodaří.

, prosinec 2014

36


11 VÝSTUPY Hlavním výstupem studie jsou vypočtené úrovně 1D ustáleného nerovnoměrného proudění. Výsledky byly v souladu s platnou metodikou přeneseny s využitím digitálního modelu terénu koryta přeneseny ve formě hranic záplavového území přeneseny nad mapový podklad rastrové digitální mapy ZABAGED.

Záplavové čáry pro průtoky Q5, Q20, Q100 jsou určovány jako průsečnice hladin příslušných průtoků s terénem modelu a korigovány na vrstevnicovém vykreslení terénu. Při jejich stanovení se uvažuje pouze účinek povrchové vody. Metodika stanovení rozsahu aktivní zóny záplavového území připouští několik přístupů. V této studie byla jako základní metoda vybrána metoda založená na analýze měrných přítoků. Významnými výstupy přinášejícími přesné informace o objektech na vodním toku byly evidenční listy objektů, kromě základních rozměrů a fotodokumentace přinášejí i měrnou křivku.

Fotodokumentace byla pořízena v rámci terénního šetření provedeného dne 15.6.2014. Přehled o zpracovaných vrstvách pro geografický informační systém je zpracován do tabulky 11.1. Přehled o tištěných a digitálních výstupech je uveden v tabulce 11.2.

, prosinec 2014

37

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva Tab. 11.1 – Přehled vrstev GIS

Název (popis)

Typ

Atributy

point

-

název souboru fotografie datum souřadnice X, Y poznámka identifikační kód vodního toku rok zpracování

GEO_Loucsky (body geodetického zaměření)

point

-

souřadnice Y, X, Z popis bodu identifikační kód vodního toku rok zpracování

Stan10_Loucsky Stan100_Loucsky Stan1000_Loucsky (staničení toku po 10, 100 a 1000 m)

point

- příslušná hodnota staničení

Foto_Loucsky (fotodokumentace vztažená k příčným řezům)

Osa_Loucsky (osa toku dle geodet. zaměření)

Profily_Loucsky (příčné profily na toku a objektech)

Zatop005_Loucsky Zatop020_Loucsky Zatop100_aktivni_Loucsky Zatop100_Loucsky (zátopové čáry pro Q5, Q20 a Q100 a aktivní zóna záplavového území při Q100)

, prosinec 2014

-

název toku popis úsek dle ř. km úsek dle geodet. zaměření (relativní kilometráž)

polyline

-

název profilu staničení (ř.km) niveleta dna (m n.m.) úroveň levého břehu (m n.m.) úroveň pravého břehu (m n.m.) úroveň hladiny při průtoku Q100 (m n.m.) návrhový průtok Q100 (m3/s) úroveň hladiny při průtoku Q20 (m n.m.) návrhový průtok Q20 (m3/s) úroveň hladiny při průtoku Q5 (m n.m.) návrhový průtok Q5 (m3/s) název studie zaměření odkaz na fotografii odkaz na evidenční listu objektu identifikační kód vodního toku

polygon

-

IDVT název toku km od km do rok zpracování N-letost

polyline

38

Loučský potok - studie záplavového území A – Technická zpráva Tab. 11.2 – Přehled tištěných a digitálních výstupů Označení

Obsah

A

Technická zpráva

B.1

Psaný podélný profil

B.2

Evidenční listy objektů

B.3

Dokladová část

C.1

Situace záplavového území

1:5000

C.2

Situace záplavového území

1:5000

D.1

Podélný profil – část 1

1:2000/100

D.2


1:2000/100

D.3


1:2000/100

E.1

Příčné řezy – část 1

1:200/200

E.2


1:200/200

E.3


1:200/200

E.4


1:200/200

E.5


1:200/200

E.6


1:200/200

E.7


1:200/200

E.8


1:200/200

E9


1:200/200

, prosinec 2014

Měřítko

39

Loučský potok - studie záplavového území. A Technická zpráva

Recommend Documents