VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV VODNÍCH STAVEB FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF WATER STRUCTURES
POSOUZENÍ MOŽNOSTÍ REVITALIZACE VODNÍHO TOKU OSOBLAHA – ÚSEK II ASSESSMENT OF THE POSSIBILITIES THE REVITALIZATION OF A WATERCOURSE OSOBLAHA – REACH II
DIPLOMOVÁ PRÁCE DIPLOMA THESIS
AUTOR PRÁCE
BC. LUCIE VYSLOUŽILOVÁ
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BRNO 2015
Ing. HANA UHMANNOVÁ, CSc.
VYSOKÉ U ENÍ TECHNICKÉ V BRN FAKULTA STAVEBNÍ Studijní program Typ studijního programu Studijní obor Pracovišt
N3607 Stavební inženýrství Navazující magisterský studijní program s prezen ní formou studia 3607T027 Vodní hospodá ství a vodní stavby Ústav vodních staveb
ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Diplomant
Bc. Lucie Vysloužilová
Název
Posouzení možností revitalizace vodního toku Osoblaha – úsek II
Vedoucí diplomové práce
Ing. Hana Uhmannová, CSc.
Datum zadání diplomové práce Datum odevzdání diplomové práce V Brn dne 31. 3. 2014
31. 3. 2014 16. 1. 2015
............................................. prof. Ing. Jan Šulc, CSc. Vedoucí ústavu
................................................... prof. Ing. Rostislav Drochytka, CSc., MBA D kan Fakulty stavební VUT
Podklady a literatura Geodetické podklady - situace zájmového úseku, p í né ezy. Hydrologická data. CHOW, Ven Te. Open Channel Hydraulics. Mc Graw Hill Book Company. 1959. ERLICH, P., GERGEL, J., ONDR, P. Revitaliza ní úpravy drobných vodních tok . Katedra pozemkových úprav a p evod nemovitostí Jiho eské university, Zem d lská fakulta, eské Bud jovice, 2003. JANDORA, J. Hydraulika a hydrologie. VUT FAST Brno, 2006. JANDORA, J., UHMANNOVÁ, H. Proud ní v systémech í ních koryt. VUT FAST Brno, 2006. MACURA,V., IZAKOVI OVÁ, Z. Krajinoekologické aspekty revitalizácie tokov.Slovenská technická univerzita v Bratislave. 2000. MAREŠ, K. Úpravy tok , VUT, Praha. 1997. RAPLÍK, M., VÝBORA, P., MAREŠ, K. Úprava tokov, Alfa, Bratislava. 1989. ŠLEZINGR, M. Revitalizace vodních tok . VUT Brno, VUTIUM. Brno. 2011. Zásady pro vypracování Diplomová práce je zam ena na posouzení možností revitalizace vodního toku Osoblaha v úseku .km 4,700 – 7,500. Cílem revitalizace eky Osoblahy v ešeném úseku je obnova p írodního charakteru vodního toku a za len ní vhodných ástí okolních pozemk do vymezeného území vodního toku. Navržená revitaliza ní opat ení budou vycházet ze stávajícího stavu koryta a z historického vývoje trasy koryta. V rámci diplomové práce vyberte úseky vodního toku a p ilehlého území, které jsou vhodné pro návrh revitaliza ních opat ení pop . vybudování menších t n k. Práci zpracujte formou studie s p ípadnými variantními návrhy. Ve vybrané lokalit zpracujte podrobn ji navržené revitaliza ní opat ení. Diplomová práce bude obsahovat: Textovou ást – Úvod, popis ešené lokality, informace o toku, popis stávajícího stavu vodního toku, popis lokalit vhodných pro návrh revitaliza ních opat ení, popis návrhu revitaliza ních opat ení ve vybrané lokalit , hydrotechnické výpo ty, zhodnocení provedených úprav, záv r. P edepsané p ílohy Licen ní smlouva o zve ej ování vysokoškolských kvalifika ních prací
............................................. Ing. Hana Uhmannová, CSc. Vedoucí diplomové práce
Abstrakt Diplomová práce se zabývá posouzením možnosti revitalizace vodního toku Osoblaha. Protéká katastrálním územím obce Bohušov, Osoblaha a Kašnice u Bohušova. V diplomové práci bude navrženo takové opat ení, aby se zvýšila biodiverzita toku. Ve vhodných úsecích se koryto rozvolní, vyprojektují se slepá ramena a t n . Pro rybí osádku se navrhnou b ehové úkryty. Pro stabilizaci svah se využije opevn ní z živých vrbových pl tk . V p ímých úsecích budou vyprojektovány nepropustné výhony nebo rozvol ující slepá ramena. Klí ová slova Revitalizace vodního toku, revitaliza ní opat ení, kapacita pr toku, posouzení stavu, HECRAS, kapacita koryta, tok Osoblaha, metodika HEM, t , vrbový pl tek, nepropustný výhon, slepé rameno, rybí úkryt
Abstract This thesis deals with examining the possibility of revitalizing the watercourse Osoblaha. It flows through the cadastral territories of municipalities Bohušov, Osoblaha and Kašnice u Bohušova. In this thesis there will be proposed a measure to increase biodiversity of the flow. The trough will be loosened in appropriate segments, oxbow lakes and ponds will be designed. Also the bank shelters for fish stock will be suggested. For slope stabilization will be used reinforcement of fresh willow fences. Impermeable shoots or disintegrating oxbow lakes will be projected in the straight sections of the flow. Keywords Revitalization of watercourse, restoration measures, flow capacity, condition assessment, HEC-RAS, channel capacity, flow Osoblaha, HEM methodology, pool, willow fence, impermeable shoot, oxbows, fish shelter …
Bibliografická citace VŠKP Bc. Lucie Vysloužilová Posouzení možností revitalizace vodního toku Osoblaha – úsek II. Brno, 2015. 65 s., 19 s. p íl. Diplomová práce. Vysoké u ení technické v Brn , Fakulta stavební, Ústav vodních staveb. Vedoucí práce Ing. Hana Uhmannová, CSc.
Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci zpracoval(a) samostatn a že jsem uvedl(a) všechny použité informa ní zdroje.
V Brn dne 16.1.2015
……………………………………………………… podpis autora Bc. Lucie Vysloužilová
Pod kování: Tímto bych cht la pod kovat své vedoucí diplomové práce, paní ING. Han Uhmanové, Csc., za její ochotu a odborné rady p i ešení diplomové práce. D kuji.
Obsah 1.
ÚVOD ................................................................................................................................ 4
2.
POPIS ZÁJMOVÉHO ÚZEMÍ ...................................................................................... 5 2.1 Správní údaje .............................................................................................................. 5 2.2 Popis toku ................................................................................................................... 5 2.3 Osoblažsko ................................................................................................................. 6 2.4 Biogeografický region ................................................................................................ 6 2.5 Geologicko-pedologické pom ry ............................................................................... 8 2.6 Klimatické pom ry ..................................................................................................... 9 2.7 Vegetace ..................................................................................................................... 9 2.8 istota vody.............................................................................................................. 10 2.9 Hydrologické pom ry ............................................................................................... 11 2.10 Povodn .................................................................................................................... 12 2.11 Materiál dna toku ..................................................................................................... 13 2.12 Popis stávajícího stavu toku ..................................................................................... 13 2.12.1 Popis úseku . 1 .................................................................................................... 14 2.12.2 Popis úseku . 2 .................................................................................................... 15 2.12.3 Popis úseku . 3 .................................................................................................... 18 2.12.4 Popis úseku . 4 .................................................................................................... 19 2.13 Vlastnické vztahy ..................................................................................................... 20 2.13.1 Obecný popis vlastnických vztah ........................................................................ 20 2.13.2 Povinnosti vlastník pozemk sousedících s koryty vodních tok ........................ 20
3.
HYDROEKOLOGICKÝ MONITORING TOKU ..................................................... 22 3.1 Metoda HEM ............................................................................................................ 22 3.1.1 Obecný popis metody HEM .................................................................................. 22 3.1.2 Princip hodnocení ................................................................................................ 22 3.1.3 Hodnocené ukazatele............................................................................................ 22 3.1.4 Výpo et hydromorfologického stavu .................................................................... 23 3.1.4.1 Výpo et výsledného skóre hydromorflogické kvality pro jednotlivé zóny: 23 3.1.4.2 Výpo et výsledného skóre hydromorfologické kvality pro celý úsek: ........ 24 3.2 Úsek .1 .................................................................................................................... 24 3.3 Úsek .2 .................................................................................................................... 25 3.4 Úsek .3 .................................................................................................................... 25 3.5 Úsek . 4 ................................................................................................................... 26 3.6 Celý úsek .................................................................................................................. 26
4.
HYDROTECHNICKÉ VÝPO TY .............................................................................. 27 4.1 4.2
1
Program HEC-RAS .................................................................................................. 27 Postup výpo tu ......................................................................................................... 27
4.2.1 Ustálené rovnom rné proud ní ............................................................................ 28 4.2.2 Ustálené nerovnom rné proud ní ........................................................................ 29 4.2.2.1 Bernouliho rovnice ....................................................................................... 29 4.2.2.2 Ztráty ............................................................................................................ 30 4.2.3 Metoda po úsecích ................................................................................................ 31 4.3 Podklady pro výpo ty............................................................................................... 31 4.4 Vstupní data.............................................................................................................. 31 4.5 Výstupní data............................................................................................................ 32 4.6 Kapacita nov navrženého koryta ............................................................................ 33 5.
REVITALIZA NÍ OPAT ENÍ ................................................................................... 34 5.1 Úvod ......................................................................................................................... 34 5.2 Podklady ................................................................................................................... 34 5.3 Zhodnocení ešeného úseku ..................................................................................... 34 5.4 Obecné zásady revitalizace koryt ............................................................................. 36 5.5 Druhy opevn ní koryta ............................................................................................. 37 5.5.1 Opevn ní dna ........................................................................................................ 37 5.5.1.1 Dlažba z lomového kamene a dlažba betonová............................................ 37 5.5.1.2 Stabiliza ní prahy ......................................................................................... 37 5.5.2 Opevn ní b eh koryt ........................................................................................... 38 5.5.2.1 Vegeta ní opevn ní b eh ............................................................................ 38 5.5.2.2 Nevegeta ní opevn ní .................................................................................. 39 5.5.2.3 Kombinované opevn ní ................................................................................ 41 5.5.3 Opevn ní paty b ehu ............................................................................................ 42 5.5.3.1 Ha ové provázky .......................................................................................... 42 5.5.3.2 Ha ové válce ................................................................................................ 42 5.5.3.3 Zápletové plutky ........................................................................................... 42 5.5.3.4 Ha ošt rkové válce....................................................................................... 43 5.5.3.5 Zához ............................................................................................................ 43 5.5.4 Výhony .................................................................................................................. 44 5.5.4.1 Nepropustné výhony .................................................................................... 44 5.5.4.2 Propustné výhony ......................................................................................... 44 5.5.5 Stupn ................................................................................................................... 44 5.5.6 Balvanité skluzy .................................................................................................... 45 5.5.7 T n ...................................................................................................................... 46 5.5.8 Osam lé balvany .................................................................................................. 47 5.5.9 Ochranné hráze .................................................................................................... 47 5.5.10 Vegeta ní doprovod .............................................................................................. 48 5.6 Vlastní návrh revitalizace opat ení ........................................................................... 49 5.6.1 Stavební objekty na tocích .................................................................................... 49 5.6.1.1 SO1- vrbový pl tek ...................................................................................... 49
2
5.6.1.2 SO2 – rozvoln ní b ehu................................................................................ 49 5.6.1.3 SO3 – nepropustný výhon ............................................................................ 49 5.6.1.4 SO4 - rybí úkryt ............................................................................................ 50 5.6.1.5 SO5 – t ...................................................................................................... 50 5.6.1.6 SO6 – slepé rameno ...................................................................................... 50 5.6.2 Revitalizace úseku . 1 ......................................................................................... 50 5.6.3 Revitalizace úseku .2 .......................................................................................... 50 5.6.4 Revitalizace úseku . 3 ......................................................................................... 51 5.6.5 Revitalizace úseku . 4 ......................................................................................... 52 6.
ZÁV R:........................................................................................................................... 53
7.
SEZNAM OBRÁZK .................................................................................................... 54
8.
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJ .............................................................................. 55
9.
SEZNAM TABULEK .................................................................................................... 56
10. SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOL ................................................. 57 11. SEZNAM P ÍLOH ........................................................................................................ 58
3
1. ÚVOD Diplomová práce se zabývá posouzením možnosti revitalizace vodního toku Osoblaha v .km 4,861 – 7,729. ešený úsek se nachází v Moravskoslezském kraji, v okrese Bruntál a protéká katastrálním územím obce Bohušov, Osoblaha a Kašnice u Bohušova. Pro návrh revitaliza ních opat ení bude provedeno posouzení vlastnických vztah pozemk sousedících s korytem toku. Pomocí programu HEC-RAS se vymodeluje stávající stav eky a posoudí se na jeho kapacitu. Bude proveden monitoring území pomocí metodiky HEM a na základ výsledk navrhnutá p íslušná revitaliza ní opat ení. Bude navrženo takové opat ení, aby se zvýšila biodiverzita toku. Ve vhodných úsecích se koryto rozvolní, vyprojektují se slepá ramena a t n . Pro rybí osádku se navrhnou b ehové úkryty. Pro stabilizaci svah
se využije opevn ní z živých vrbových pl tk . V p ímých
úsecích budou vyprojektovány nepropustné výhony nebo rozvol ující slepá ramena.
4
6. ZÁV R: V rámci diplomové práce bylo v souladu s požadavky správce vodního toku provedeno posouzení možnosti revitalizace úseku eky Osoblahy v .km 4,861 – 7,729. Z terénní obch zky bylo provedeno zhodnocení zájmového území a byla po ízena rozsáhlá fotodokumentace. Byla zmapována situace vlastnických vztah k pozemk m v okolí toku prezentovaná v P íloze 1 a P íloze 6. Na základ získaných informací byla na ešený úsek aplikována metoda hydromorfologických ukazatel ekologické kvality toku HEM, která je zpracována v P íloze 2. Z uvedeného hodnocení vyplynulo, že stav celého zájmového úseku je dobrý. V díl ích úsecích, ve kterých n které posuzované parametry nevyšly p ízniv , bylo na problematická místa navrženo odpovídající revitaliza ních opat ení. Celkový návrh bude p ispívat k zlepšení biodiverzity toku. Ve vhodných úsecích se b ehy koryta rozvolní a vyprojektují se slepá ramena a t n . Pro rybí osádku se navrhly b ehové úkryty a pro išt ní koryta od mrtvého d eva. Pro stabilizaci paty svahu se navrhlo opevn ní z živých b ehových pl tk . V p ímém úseku byly vyprojektovány nepropustné výhony a slepé rameno. S ohledem na požadavek nezasahování do pozemk pat ících do vlastnictví soukromých osob jsou navržená revitaliza ní opat ení ve v tšin p ípad situována do toku. Výjimku tvo í pouze objekty SO6, které jsou umíst ny na pozemku ve vlastnictví obce Osoblaha. Zde se p edpokládá, že by byl možný trvalý zábor a výkup dot ených parcel. V rámci diplomové práce bylo provedeno posouzení kapacity stávajícího koryta toku s využitím programu HEC-RAS. Bylo provedeno také posouzení kapacity koryta toku pro navržená revitaliza ní opat ení. Lze konstatovat, že nedojde ke zhoršení odtokových pom r v ešeném úseku. Výsledky výpo t pr b hu hladin jsou uvedeny v P íloze 4.
53
7. SEZNAM OBRÁ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
54
8. SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJ [1]http://www.pod.cz/ [2]www.geology.cz/app/ciselniky/lokalizace/show_map.php?mapa=g50&y=506700&x=1049 200&r=3500&s=1&legselect=0 [3] http://www.isisuser.com/isis/default.asp [4] Barnes, 1967 http://il.water.usgs.gov/proj/nvalues/barnes_station_id.shtml [5] Smelík, 2011 http://sites.google.com/site/katalogdrsnosti/ [6] http://is.muni.cz/do/rect/el/estud/prif/ps10/biogeogr/web/index_book_5.html [7] http://hydraulika.fsv.cvut.cz/ [9] Raplík M., Výbora P., Mareš K.: Úprava tokov, Alfa, Bratislava. 1989. [10] C. Pato ka, L.Macura a kol.: Úprava tok , Praha 1989 [11] Culek Martin a kolektiv, Biogeografické len ní eské republiky [12] http://www.mikroregion-osoblazsko.cz/ [13] http://cs.wikipedia.org/wiki/Osobla%C5%BEsko [14] http://web.natur.cuni.cz/~langhamr/publications/pdf/hem/HEM_metodika_hodnoceni.pdf [15] Miroslav Šlezingr,Revitalizace tok , p ísp vek k problematice úprav tok [16] http://is.muni.cz/do/rect/el/estud/prif/ps10/biogeogr/web/index_book_5-2.html¨ [17] http://zakony.centrum.cz/vodni-zakon/cast-1-hlava-6 [18] http://web.natur.cuni.cz/~langhamr/publications/pdf/hem/HEM_metodika_hodnoceni.pdf
55
9. SEZNAM TABULEK !" !" !" !" !" !" !" !" !"
56
@ :')4 B)#(. /* #3 5.* #:#9+,(4 %*!3' -51% 6 7 ,5! !()' +&)+,(4 5.* #:#9+,(4 %*!3' )#(B " #"#*0 1# !". ! #* . > 5.* #1')'# #:#9+,($ %&)!"> !5!> @ :')4 B)#(. /* #3 5.* #:#9+,(4 %*!3' -51% "$&:'* 2 )!8 :(! 5.* #1# ?#:#9+,(45# &)!" 5#* #,' 0 %&'( 5#* #,' 0 %&'( 5#* #,' 0 %&'( 5#* #,' 0 %&'( @ :')4 B)#(. /* #3 5.* #:#9+,(4 %*!3' -51% 6 7
10. SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK A SYMBOL Ș ....... coriolisovo íslo [-], g ......... tíhové zrychlení [m/s2], v ......... pr ezová rychlost [m/s], ȥ ....... sou initel místní ztráty [-], ipj ....... pr m rný sklon áry energie [-], ǼLj.... vzdálenost úseku j [m]. C ........ Chezyho sou initel [m0.5/s], ........ plocha pr ezu [m2], R ........ hydraulický polom r [m], ........ pr tok [m3/s]. O ....... omo ený obvod [m], n ........ drsností sou initel [-], J1 ........ sklon [%], h2 ........ druhá hloubka [m], h1 ........ první hloubka [m], v2 ........ druhá rychlost [m/s], v1 ........ první rychlost [m/s], dZ ....... ztráty [m], J2 ........ sklon [%], v1 ........ vstupní rychlost [m/s], g ......... gravita ní zrychlení [m/s2]. v12 ...... st ední profilová rychlost [m/s]. Kp ....... modul pr toku [m3/s], l .......... délka úseku [m],
57
11.SEZNAM P ÍLOH P P P P P P P P P P P P P P P P P P P
íloha 1 – Vlastnické vztahy íloha 2 – Hodnocení metody HEM íloha 3 – Výsledky kapacity stávajícího koryta íloha 4 – Výsledky kapacity nov navrženého koryta íloha 5 – Podrobná situace íloha 6 – P ehledná situace íloha 7 – Situace vlastnických vztah íloha 8 – Vrbový pl tek, ez km 5,601 íloha 9 – Vrbový pl tek, ez km 7,635 íloha 10 – Rozvoln ní b ehu, ez km 5,154 íloha 11 – Rozvoln ní b ehu, ez km 5,257 íloha 12 – Nepropustný výhon, ez km 6,997 íloha 13 – Rybí úkryt, ez km 7,466 íloha 14 – T a rybí úkryt, ez km 6,101 íloha 15 – Slepé rameno, ez km 7,190 íloha 16 – Slepé rameno, ez km 7,347 íloha 17 – T , ez km 4,945 íloha 18 – Slepé rameno, ez km 5,040 íloha 19 – Podélný profil
58
