Přednášky

užít přepočtového vztahu :  m = 0,487 . ( 0,63 + 0,37.  h / hn ) h .... volená přepadová výškahn ... přepadová výška při návrhovém průtoku  Podrobnosti o typech a užití přelivných ploch - viz odborná literatura.  Pevné jezy - rozdělení, ukázky Dřevěné jezy - často v kombinaci s kamenem - nejstarší stavby - dnes pouze jako dočasné konstrukce  - nutná však údržba i rekonstrukce stávajících,historicky cenných staveb. Nejužívanější materiál - dub, modřín, borovice Základní konstrukční typy - pilotové konstrukce  - srubové konstrukce  - kombinované, tj.piloty + příčné a podélné trámce, vše vyplněno kamenem, jílem  Podjezí dřevěných jezů : - nebylo opatřováno vývarem.  - navrhován kamenný zához, dřevěný rošt  z uvedeného plyne častý vznik výmolů, které ohrožovaly vlastní jezovou stavbu.  Hradící výška : malá cca 1,0 m, jen vyjímečně výše. K nejznámějším dodnes funkčním dřevěným jezům patří Staroměstský jez nad Karlovým mostem na Vltavě v Praze. Má délku 321 m, spád 0,9m. (13. stol) Dále je znám Šítkovský jez na Vltavě v Praze z lomenou osou. Kamenné jezy - užíval se kámen odolný vůči mrazu, obrusu, tedy zdravý nerozpukaný (žula, rula...)  - konstrukce byla většinou lichoběžníkového průřezu, vlastně nasypaná kamenná hráz napříč . tokem. Odolnost byla zvyšována vložením pilotové stěny.   - podjezí bylo opevňováno kamenným záhozem, někdy také stabilizovaným pilotami.  - povrch jezu byl obložen dlažbou z kamenných bloků na sucho, nebo spojovaných maltou.    Zděné jezy - pro trvalé hrazení vyšších průtoků   - materiál = kamenné bloky, kvádry i cihly na cementovou maltu.  - i zde se ke stabilizaci používalo štětových stěn a kamenných záhozů  - podjezí nemělo zahloubený vývar, pouze stabilizaci kamenným záhozem = výmoly, havárie  U těchto konstrukcí bylo nutno vynakládat na stavbu a následnou údržbu či opravy velké množství těžké manuální práce. Především ukládání mohutných kamenných kvádrů bylo nákladné, zdlouhavé. Dále špatně opevněné podjezí bylo a je příčinou mnoha havárií. Proto z rozvojem výroby stavebních hmot (betonu) se začaly budovat především betonové jezové konstrukce. Betonové jezy - rychlejší výstavba, - jsou nepropustné - možné vhodné tvarování přelivné plochy, výstavba pilířů v toku, betonového, nepropustného vývaru. Betonové jezy jsou také opatřovány ocelovým štětovými stěnami, především pro prodloužení obtékaného obvodu spodní stavby.  Výpočet křivky přepadu podrobnosti budou prezentovány na přednášce -
Návrh a posouzení vývaru pod jezovou konstrukcí 10. Vývařiště - návrh prohloubeného vývaru, rozražeče a usměrňovače vodního proudu, opevnění dna a břehů za jezem Hloubku (d) a délku (L) vývaru lze určit výpočtem, případně experimentálně tak, aby za přelivem vznikl vzdutý vodní skok.  kh  s1 T0´ T0 H s t . d h2 h1 V prvé fázi návrhu podjezí vycházíme ze stanovení typu vodního skoku, jež vznikne v našem, konkrétním případě -- Může nastat : vodní skok oddálený h2  t  vodní skok přilehlý h2 = t  vodní skok vzdutý h2  t toho chceme docílit   Hloubku vývařiště tedy navrhujeme takovou, aby při všech průtočných režimech vznikl pod přelivem vodní skok vzdutý s minimální mírou vzdutí : t + d min = --------------  1,05 h2 t .. hloubka vody v korytě pod jezem d ...... navržená hloubka vývaru h2 ..... druhá vzájemná hloubka   k  h T0´ T0 H s1 s t d h2 h1  A. Určení hloubky vývařiště : V prvé fázi tedy posuzujeme vlastně typ vodního skoku, dle následující tabulky : Q q hk h0 T0 0 1 2 h1 h2 t ----------------------------------------------------------------------------------------- Q..... hodnoty průtokové řadyq = Q / b ...... specifický průtokhk = 0,467 q 2/3 .... kritická hloubkah0 = h + kT0 = s + h0 0 = T0 / hk1 = h1 / hk odtud určíme h1 ( Vodní stavby I , str 50.)2 = h2 / hk odtud určíme h2 ( ---- „ ----- )  t = -------  1,05 pokud ne, nutno navrhnout zahloubení vývaru h2 Vyhovíme-li této podmínce, navrhneme konstrukční vývar hloubky 0,3m. B. Návrh prohloubení vývaru  Orientačně (předběžně) můžeme navrhnout hloubku vývaru :  d =  . ( h2 - t )  Dále je možno graficky posoudit vzájemný vztah mezi měrnou křivkou koryta v podjezí Q = f(h), a křivkou Q = f(h2).  Mohou nastat následující případy :  1. 2. 3. h h2 Q = f(h2) h h2 h h2 d Q = f(h) Q = f(h) Q = f(h) Q = f(h2) Q = f(h2) d  0 QN Q 0 Q 0 Q 1. Jako předběžnou hloubku vývaru můžeme brát pro návrh - a následné posouzení - kolmou vzdálenost mezi křivkami v místě maximálního průtoku QN , minimálně 0,3m. 2. V tomto případě není třeba navrhovat zahloubený vývar, navrhneme pouze konstrukční zahloubení 0,3m.3. Jako navrhovanou hloubku vývaru bereme maximální kolmou vzdálenost mezi křivkami před průsečíkem, minimálně však 0,3m .  Při zpracovávání posudku navrženého prohloubení vývaru vycházíme z výše popsané tabulky a provedeme následující změny :   zde  Q q hk h0 T´0 0 1 2 h1 h2 t -----------------------------------------------------------------------------------------------------  T´0 = T0 + d0 = (T0 + d) / hk z tabulek zjistíme 1 2 a následně h1 h2   místo „t“ uvažujeme t +d a znovu určíme hodnotu :  t + d = -------  1,05 pokud nevyhoví, nutno zvětšit „d“ h2   C. Návrh délky vývaru : L       Dle Smetany : L (S) = 6. ( h2 - h1) Dle Nováka : L (N) = k. (h2 - h1) „k“ závisí na poměru h2 / h1 lze odečíst z tabulek.  D. Tloušťka vývarové desky     td   Dle Dombrovského : td = 0,15 . v1. h1 v1 = q / h1 Dle Tarajmoviče : td = 0,4 (q/2)0,5 . H0,25  q .... specifický průtok (viz dříve) H ... spád na jezu   Tloušťka vývarové desky nemusí být po celé délce stejná. Minimální tloušťka je 0,6 m.  Výpočet „L“ i „td“ provádíme pro celou průtokovou řadu, pro projektovou dokumentaci použijeme nejnepříznivější stav.  Opevnění dna a břehů za jezem  Odtékající voda za prahem vývaru má ještě dostatek kinetické energie aby mohla poškodit říční koryto. Hlavní faktory na nichž potenciální poškození koryta pod jezem závisí jsou : -                 velikost průtoku jezem-                 rozdělení vodního proudu po šířce jezu-                 tvar podjezí-                 poměr šířky jezu k šířce odpadního koryta-                 složení materiálu dna-                 způsob přepouštění vody jezem (manipulace s uzávěry)-                 šířka a tvar pilířů-                 způsob převádění ledů-                 chod splavenin …….. Chování podjezí, vznik výmolů ve dně, případně poškození paty svahu a břehů je možno sledovat při modelovém výzkumu, a to především na fyzikálním modelu.Pro výpočet konečné hloubky výmolů v nesoudržné zemině dna toku za vývarem klasického typu užíváme například Jeagerův vzorec, upravený Novákem do tvaru :  Ak = c ( 6 H 0,25 q 0,5 ( td / d 90 )0,33 - td )   H …..spád na jezu (m) td …..hloubka dolní vody (m) q …...specifický průtok (m3 / s.m) d90 …90 % zrno z křivky zrnitosti  Ak ….konečná hloubka výmolu, měřeno od původního dna (m) c …...součinitel nabývající hodnot 0,45 – 0,65 pro  1 – 1,6 U jezů bez opevněného podjezí je c = 1, z toho je zřejmé, že samotný vývar zmenšuje hloubku výmolů asi na polovinu. Jeho významným přínosem však je, že oddálí výmol od vlastní jezové konstrukce. Aby v podjezí nevznikaly výmoly, jež mohou ohrozit jezovou stavbu, je nutno tuto část říčního koryta opevnit.
Navržené opevnění musí :
 
-                 odolat účinku vodního proudu
-                 přizpůsobit se poklesům dna, aniž by ztratilo ochrannou funkci
-                 být propustné
-                 vzhledem k předpokládanému rozsahu levné
-                 být snadná manipulace s opevňovacími prvky
 
Těmto požadavkům vyhovují například tyto typy opevnění :
 
-                 kamenný zához – provádí se z několika vrstev kamene uložených na obrácený filtr, případně na geotextilii.(Je li dno tvořeno hrubozrnným materiálem není to nutné) Za vývarem jsou nutné balvany (lomový kámen) o profilu 0,5 m i více. Postupně je možno tloušťku záhozu zmenšovat. U břehů stabilizace dna přechází v opevněnou patu svahu.
Velikost kamene lze určit například dle vzorců Davlovského (Jezy str. 90). Minimální velikost za vývarem uložených kamenů se udává 0,3 m.
 
-                 drátokamenné matrace – možno užít tam, kde je dostatek menších valounů, kamenů, betonové drtě (průměr zrna cca 0,1 – 0,2 m) a naopak nedostatek velkých kamenů. Matrace tvoří těžké a pružné celky. Drát však ve vodě koroduje, takže může dojít k rozpadu matrací.

betonové desky – mají většinou čtvercový nebo obdélníkový půdorys o stranách 2 – 5 m, o tloušťce cca 0,1 m. Spáry musí být „na vystřídání“, pod deskami se ukládá geotextilie, či obrácený filtr. Užití je z ekologického hlediska sporné.
-                    Opevnění za vývarem se navrhuje v délce několika desítek metrů. Dle Čertousova je možno určit přibližnou délku opevnění v rozmezí : lok = (13 až 16) yd  kde yd …..je hloubka dolní vody Opevnění břehů v podjezí Opevnění břehů se opírá o stabilizační patu. Ta je tvořena především  -                 lomovým kamenem-                 drátokamennými matracemi-                 betonem-                 prefabrikáty-                 štětová stěna, aj. Svah, tvořící břeh řeky stabilizujeme především -                 kamenným pohozem-                 kamenná dlažba na cementovou maltu-                 betonové desky a prefabrikáty s odvodňovacími otvory-                 drátokamenné matrace-                 kamenná dlažba na sucho-                 u menších jezových staveb je možno užít biotechnických opevnění-                 kokosové, jutové sítě aj.
Jezová konstrukce musí splnit základní podmínky stability : 1.              Bezpečnost proti posunutí po základové spáře ani po smykové ploše v podloží jezu, . stupeň bezpečnosti s1  1,2 2.              Bezpečnost proti zatlačení stavby do podloží – nesmí být překročeno přípustné . . normálové napětí v základové spáře 3.              Bezpečnost proti překlopení stupeň bezpečnosti s1  1,54.              Bezpečnost proti nadzdvižení stupeň bezpečnosti s1  1,2 5.              bezpečnost proti sufozi (viz výše)  Hlavní síly působící na jezovou konstrukci : Dle zatěžovacích stavů můžeme rozdělit –  1.    Plná jezová zdrž, v podjezí minimální hladina (Q 210 )2.    Prázdná jezová zdrž3.    Plná jezová zdrž – prázdný vývar Nákres - tabule  11. Bezpečnost a stabilita jez. konstrukce - síly působící na jezovou konstrukci, . posouzení stability jezové konstrukce. .     Pod jezem dochází k filtračnímu proudění, jež ovlivňuje stabilitu konstrukce. Jednoduchou metodou zjišťující velikost . vztlakových sil a především pak bezpečnou délku základové spáry je Blighova metoda Platí : L = c . H , dále platí : Ln  L  L..... bezpečná délka základu c ..... souč. dle typu zeminy - štěrk c = 8, jemný písek c = 18, aj. H .... maximální rozdíl hladin (spád na jezu) Ln .... navrhovaná délka základu    H 1 h 7 2 3 5 6 4   1 2 3 4 5 h 6 7 H  w w Určení tlaku v libovolném bodě tlak stálý – od dolní vody Y Hx pX = (Hx + Y) q g X Zakládání jezu :Nejvhodnější je založení na skalní podklad, což však není vždy možné. V tom případě, je li skalní podloží v hloubce do cca 15 m pode dnem toku (pod základovou spárou) razíme štětovou stěnu napříč tokem, abychom zabránili proudění pod jezem .Je li skalní podloží hlouběji razíme štětovou stěnu do potřebné hloubky (Bligh)  
12. Pohyblivé jezy - typy pohyblivých jezů, hydrostatické jezy a vakový . jez, provizorní hrazení, manipulační lávka Podle konstrukčního principu uzávěrů můžeme pohyblivé jezy rozdělit do následujících skupin :  jezy slupicové (hradlové, hradidlové, stavidlové)  můžeme je dnes pokládat za historické jezové stavby. - slupice - hlavní součást jezu, sklápěcí, odnímatelná. - hradla - svislé hradící prvky - hradidla - vodorovné hradící prvky - stavidla - většinou dřevěné desky, pohybující se ve svislých drážkách   jezy poklopové (klapkové)  Hradící konstrukce je ocelová deska s otočnou osou ve spodní, horní či střední části.  Dnes nejužívanější - otočná osa ve spodní části - místo ocelové desky klapkový uzávěr .  Užíváme především duté klapky ovládané - gallovým řetězem - cévovou tyčí - pomocí hydrauliky Těsnění klapkových uzávěrů - boční těsnění - prahové těsnění jezy stavidlové (tabulové) Tabule byla tvořena příhradovou, později plnostěnnou konstrukcí, tlak vody je přenášen ocelovou deskou do drážek v pilířích.  - průtok je regulován spouštěním, častěji zdviháním konstrukce. - ovládání zajišťuje Gallův řetěz - důležité je zajištění přísně synchronního pohybu !  - hradící šířka až 25 m, max. výčka cca 4 m.  - tabulový jez lze opatřit nasazenou klapkou  - pro hrazení větších výšek možno tabule zdvojit i ztrojit  - těsnění je zajištěno bočním těsnícím štítem s gumovým profilem   Příklad užití - hrazení korunových přelivů na Brněnské přehradě. Zde jsou tři tabule 7 x 3 m. jezy segmentové Válcová hradící plocha má bod (střed) otáčení mimo hradící plochu, je s ni spojen rameny. Vodní tlak je zde přenášen do jednoho budu v pilíři, v místě uchycení otočného čepu. - segment může být - zdvižný - spustný - s nasazenou klapkou - dvoudílný - těsnění segmentu - prahové a boční Ve srovnání s tabulovými jezy je pro segment třeba menší zdvíhací síla, tyto pohyblivé hradící konstrukce mají menší hmotnost (na m2 hradící plochy) Segment můžeme spatřit např. na jezu v Bulharech, přelivy na spodní z