Revitalizace vodních toků
Vývoj stavu systému toku v čase n aru šen í
k lim a x
K o n v e rg u jíc í sy sté m ,
n e k o n v e rg u jíc í sy sté m
čas
Revitalizace VT - význam Význam revitalizací upravených VT spočívá • • • •
V obnově přírodních procesů (morfologických, biologických) Ve vytvoření vhodných stanovištních podmínek pro životní potřeby živočišných a rostlinných společenstev Ve zvýšení estetického účinku při působení na člověka V alternativním způsobu využití pro účely zvýšení odtokové retence, rekreační využití, efekty transformace povodňové vlny !!!Revitalizace většinou vždy znamená snížení míry povodňové ochrany v místě revitalizačního zásahu, představuje ale pozitivní efekt jednak ve snížení kulminačního průtoku pod úpravou a jednak ve zpomalení koncentrace odtoku z povodí!!!
Revitalizace VT - význam • •
Revitalizace s výše uvedenými účinky je prakticky nepřijatelná pro území uvnitř městské zástavby Pro městskou zástavbu je tedy kromě povodňové ochrany a stabilizace koryta hlavním cílem „revitalizace“ odstranění hygienických a estetických závad při zachování provoznětechnické způsobilosti koryta včetně všech objektů.
Revitalizace VT – přínos • •
•
Revitalizace vede prostřednictvím snížením kapacity vlastního koryta k poklesu jeho hydraulického zatížení a rozsahu morfologických změn (tlumivý účinek) Použitím vegetačního opevnění, které má samoobnovovací funkci a přetvárných konstrukcí (kamenný zához, haťoštěrk. konstrukce) lze podstatně snížit náklady na stavbu i údržbu koryta Snížení kapacity revitalizovaného koryta s možností rozlivů do okolního inundačního území se pozitivně projevuje ve využití retenčních schopností území a transformaci povodňových odtoků
Hlavní důvod úprav toků • •
ochrana před škodlivým účinkem vod. toků (povodně, eroze) umožnění záměru (odvodnění pozemků, doprava)
Výsledek pro koryta upravených toků: - prizmatická - „velká“ (hluboká) Příčina: - stavebně nejlacinější, - výpočet nejjednodušší Platí i dnes důvody, pro které byly ÚT provedeny? Až na výjimky ANO! (foto)
Hydrotechnické cíle revitalizací •
•
řešení optimálních hydraulických vlastností proudu při opačném extrému - při malých průtocích - má negativní dopad na povodňové situace proudění v korytech s pohyblivým dnem a s „uvolněným“ opevněním břehů - zvýšené nároky na údržbu - rozpor se zájmy: - správce toku (?) - majitelů okol. pozemků (?)
Revitalizace versus kapacita koryta Proč tento vztah? • Zmenšují průtočnou plochu • Snižují energetický sklon • Zvyšují drsnost a tedy i odpory proudu (dia) • Snižují stabilitu koryta - zvýšení odporů proudu vlivem transportu splavenin (foto)
Rezervy •
• • • •
snížení návrhových průtoků (chránit ornou půdu až na Q20?, koryto kapacitnější než příčné objekty - zejména mostní profily ?, atd.), zkvalitnit hydrologické údaje, zatravnit inundační území, zvětšit průtočnou plochu (dia) zlepšit kvalitu hydraulických teorií.
Povodeň a revitalizace v povodí Libotyňského potoka • • • • •
ÚT 10 až 15 let staré - napřímený tok - sklon 0,5 až 3 % Zkrácení toku nahraženo stupni ve dně 1993- revitalizace upravených úseků příčnými dřevěnými prahy s předzáhozem s geotextilním filtrem 1994 - “revitalizace” neupravených lesních úseků - kameny z koryta pro rovnaninu u konkávních břehů 1.6.1995 - povodeň Q = 55 - 70 m3/s (ČHMÚ - Q100 = 24 m3/s)
Eroze a prostorové proudění při revitalizacích malých VT • • • • •
Kdy je eroze v korytě žádoucí (revitalizací zamýšlená) a kdy již nikoliv ? Proudění v revitalizovaných tocích má 3D charakter Velké rozdíly mezi svislicovými rychlostmi po šířce koryta vs ≈ vc - „okolokritické proudění“ – nestabilní, proměnlivé s vodním stavem Vznik vertikálních vodních válců - vlivem prahů (jízky), výhonů, ostrovů, pilířů, změny sklonu, oblouků
Shrnutí •
•
Filozofie revitalizace - řešení optimálních hydraulických vlastností při opačném extrému - malých průtocích má negativní dopad na povodňové situace - směřování ke korytu s pohyblivým dnem a s vyšší drsností rozpor se zájmy správce toku, revitalizační prvky by měly být při povodních nestabilní – rozpor s nároky na provoz VT prahy a stupně ve dně doplňovat o “hrušky” - výrazně rozšířené tůně - pro tlumení enregie
Hydraulické výpočty v revitalizacích • • • • •
Hydrotechnické výpočty u malých VT je třeba vnímat pouze jako výpočtové odhady Kapacita koryta je silně ovlivněna hustotou i tvarem revitalizačních prvků Pro koryta s B/h menší než 10 je třeba velká opatrnost s volbou (určováním) odporových součinitelů Mannigovo n - jeho stanovení je“black box” pro všechny typů výpočtů včetně matem. modelů - mění se s hloubkou Revitalizace mohou být zdrojem materiálu pro bariery dole po vodě v profilech se zhoršenou průchodností spláví
Revitalizace UT - příklady Příklad revitalizace UT v extravilánu – zvýšení členitosti ve směrovém vedení toku Stav 3 roky po revitalizaci
Původní stav
Revitalizace UT - příklady Zvýšení členitosti uvnitř koryta pomocí jízků a výhonů
Ekologický důsledek původních úprav toků a jejich revitalizace
Ekologický účinek Původní způsob úpravy Rozšíření koryta
Revitalizační technika
fyzikální a chemický
biologický
Snížení hloubek pro malé průtoky, změna zrnitostního složení dnového materiálu, zvýšení slunečního osvitu a teploty vody.
Ústup až úplný zánik druhů úzce vázaných na původní proudové, teplotní a úkrytové možnosti.
A - podpořit autoregulační vývoj toku (meandrování, tvorba ostrovů) B – úprava symetrického příčného profilu na nesymetrický
Ekologický účinek Původní způsob úpravy
Změna podélného profilu
Revitalizační technika
fyzikální a chemický
biologický
Změna hydraulických parametrů koryta. Změna nivelety a diverzity proudu. Změna splaveninového režimu. Celkové snížení diverzity habitatů. Snížení samočistící schopnosti toku jeho zkrácením.
Snížení celkové druhové diverzity společenstva. Ztráta četných mikrohabitatů pro většinu původních druhů ryb. Rozvoj odolnějších ale méně početných druhů organismů.
Diverzifikace proudových poměrů technickými opatřeními (stupně, výhony, volně rozmístěné kameny a pod.). Zvýšení úkrytových možností pro ryby.
Ekologický účinek Původní způsob úpravy
Odstranění břehové vegetace
Revitalizační technika
fyzikální a chemický
biologický
Zvýšený sluneční osvit. Snížení alochtonního zdroje živin. Likvidace ekotonu mezi terestrickými vodami a ekosystémem. Snížení exportu živin kořenovým systémem vegetace.
Posílení malé skupiny druhů vodní vegetace, zvětšení jejich biomasy a organického zatížení toku po jejich odumření. Vyloučení trofických a úkrytových biotopů v břehové vegetaci.
Výsadba břehové vegetace.
Ekologický účinek Původní způsob úpravy
Opevnění břehů koryta nevegetačním tvrdým opevněním
Revitalizační technika
fyzikální a chemický
biologický
Posílení vlivu extrémních teplot na tok. Celkové zvýšení rychlosti vody při větších průtocích. Menší využití unášených živin.
Častý výskyt stresových situací, další ohrožení biocenózy. Absence břehových úkrytů pro vyšší organismy (ryby, raci).
Náhrada opevnění členitějším materiálem (např. kamenný pohoz). Výsadba stromů a keřů, vytvoření útulků pro ryby.
Ekologický účinek
Revitalizační technika
Původní způsob úpravy
Tvrdé opevnění celého příčného profilu
fyzikální a chemický
biologický
Narušení komunikace toku s podzemní vodou. Vyloučení interakce (pohyb vody, látkový koloběh, samočištění) s hyporeálem.
Degradace základních mechanismů biologické stability ekosystému. Derytmizace driftových aktivit, likvidace refugií a zdrojů pro doplňování dnové bioty po odeznění příčin narušení ekosystémů (např. povodně, nízké průtoky, holomrazy a pod.).
Náhrada opevnění členitějším materiálem (např. kamenný pohoz). Výsadba stromů a keřů, vytvoření útulků pro ryby.
Ekologický účinek Původní způsob úpravy
Uzavřený příčný profil koryta
Revitalizační technika
fyzikální a chemický
biologický
Zvýšení transportu živin nevyužitelných pro vegetaci. Úplná absence světla, změna teploty vody. Zvýšení rychlosti vody, značná absence dnového substrátu. Úplné porušení komunikace s podzemními vodami a hyporeálem.
Vyloučení existence vodní vegetace a jejích konzumentů. Další snížení druhové pestrosti zoobentosu. Úplný odnos organismů zvýšenými průtoky vzhledem k nedostatku jejich úkrytů.
Opakované přerušení zakrytého příčného profilu otevřenými úseky.
Účinky revitalizačních zásahů
Druh stavby
Výhody revitalizačního zásahu
Nekonstrukční zásahy
Přirozené zásahy do toku, které podpoří větší druhovou rozmanitost organismů a zlepší estetickou stánku toku (např. vytvoření sekvencí prahů a tůní ve vyhloubených částech upraveného koryta, rozšíření koryta a obnova meandrů v napřímených částech toků.
Nevýhody revitalizačního zásahu
Omezení použití
Doporučované řešení. Obnova směrového vedení představuje zvýšené územní nároky. Lze použít v lokalitách bez prostorového omezení – úseky toku v extravilánu obcí.
Druh stavby
Výhody revitalizačního zásahu
Nevýhody revitalizačního zásahu
Omezení použití
Na upravovaných horských úsecích toků převážně v intravilánu. Tyto konstrukční prvky zlepšují estetický vzhled toku a zabezpečují zvýšení diverzity habitatu toku.
Částečně zmenšují průtočnou kapacitu koryta toku, zachycují a akumulují jak dnové splaveniny tak spláví.
Kamenné prahy jsou vhodné pro už silně upravené horské toky. Na dolních úsecích nemají z důvodu značného použití vzdouvacích jezových konstrukcí většího uplatnění.
Konstrukční zásahy
Prahy a stupně
Druh stavby
Výhody revitalizačního zásahu
Příčné koncentrační stavby (boční křídlové nebo stěnové prvky, středové konstrukce tvaru písmene A, V, Y)
V širokých nížinných tocích mohou vytvářet proudový stín, útulky pro ryby, přispívají k zvýšení různorodosti habitatu v toku.
Nevýhody revitalizačního zásahu Středové koncentrační stavby tvaru písmene A, V, Y značně zasahují do proudu a jsou nepřirozené. V horských úsecích toků jsou lehce poškoditelné. Mohou snížit průtočnou kapacitu koryta.
Omezení použití
Boční křídlové konstrukce vhodné pro nížinné proudné úseky
Druh stavby
Výhody revitalizačního zásahu
Ponořené usměrňovací konstrukce
Tyto u dna vyčnívající konstrukce málo zasahují do proudu. Vytvářejí tůně usměrněním a zesílením přirozených výmolných procesů. Zvyšují diverzitu habitatu.
Nevýhody revitalizačního zásahu
Omezení použití
Jednoduché dřevěné konstrukce vhodné pro nížinné proudné úseky. Pro horní úseky toků je nutno použít masivních kamenných staveb.
Srovnání podmínek přirozeného a upraveného vodního toku
