Skripta

stupeň, 3) vývar
skluz: 1) štětová stěna, 2) zvýšená přelivná hrana, 3) balvanitý skluz
skluz = bezvývarové tlumení energie
e) opevňování koryt toku
- proti účinkům proudící vody
- proti účinkům vlnění
- proti účinkům přívalových srážek
- proti nárazům plovoucích předmětů (ledových ker)
požadavky na opevnění:
- ekologické, estetické, urbanistické
- hledisko převedení velkých i malých vod
- vztah podzemní a povrchové vody
materiál:kámen, štěrk
cement, beton
tráva
vegetační materiál (vrbové, olšové proutí)
drátěné sítě, sítě z umělých hmot
plachtoviny, síťoviny, textilie
opevnění:
1) koryta: a) dna toku, b) břehů
ad a) snažíme se nenavrhovat opevnění, případně pohoz nebo zához
- pohoz: kameny o průměru 5 cm, vrstva 10-15cm
- zához: kameny o průměru 20 - 30 cm
- drátokamenné matrace
ad b) patka + opevnění svahů
- patka: udržuje břehové opevnění, aby "nesjelo" do řeky
a) haťové opevnění: 1 - haťový válec, 2 - vrbový pokryv, 3 - zpevnění povázky
b) se záhozovou patkou: 1 - patka, 2 - štěrkový pohoz
c) s kamennou dlažbou d) s prefabrikovanou patkou a dlaždicemi z betonu
opevnění svahů:
- osetí (před vytvořením drnu citlivé na velkou vodu)
- drnování
- haťové prvky (např. osázení svahu vrbovými řízky)
- kamenná opevnění
- kamenné dlažby, betonové dlažby
- trávobetonové dlaždice
- nábřežní zdi
Zpevnění břehů
vodních toků
pomocí vegetace
a) zpevnění břehů
b) zpevnění břehů a
okolí vodního toku
Ochranné hráze
- stavby vedené souběžně s tokem
- ochrana před velkými vodami
- výška hrází (většinou na Q100 + 40 až 100 cm)
- jestliže menší než Q100, pak hrázové přelivy
- nízké hráze - jednoduchý lichoběžník, vysoké - rozdělení lavičkami
a) neupravený vodní tok, příčné profily ochranných hrází
b) zahrázovaný vodní tok1 - zemní hráz, 2 - návodní těsnění
b - inundance3 - patka, 4 - středové těsnící jádro
5 - opevnění
- trasa ochranných hrází:
a) obalová čára starých ramen toku, b) paralelně, c) stěhovavá kyneta

Stabilita hrází:
Výpočet stability Pettersonovou metodou
- stupeň stability = poměr momentů
sil které brání porušení svahu k aktivnímu
momentu, které působí na usmyknutí
- usmyknutí po kruhové ploše
N - normálová složka síly (kN)
Q - velikost tangenciální složky
W - vztlaková síla
l - elementární délka smykové plochy
ef - efektivní úhel vnitřního tření (°)
cef - efektivní soudržnost zeminy (kPa)
průsak hrázemi:
- homogenní, heterogenní hráze - těsnění
- propustné podloží- těsnící clona pod hrází
Vývoj meandrování koryta
- a) pokus v homogenním písčitém prostředí
- postupně zmizí přímé koryto a vytvoří
se koryto zvlněné, oblouky geometricky podobné
- b) srovnání homogenního a heterogenního
prostředí
- u heterogenního prostředí nejsou oblouky geometricky podobné
Koncentrační (soustřeďující) stavby:
- cíl: stabilizace toku, odstranění břehových nátrží, zamezení meandrování toku
- příčné a podélné usměrňovací stavby
- příčné stavby: výhony: mají za úkol koncentrovat vodu do nového koryta
- podélné stavby: náhony
- příčky: stavby napříč tokem, snižují rychlost v toku
1 - osa nového koryta
2 - břehy nového koryta
3 - břehy starého koryta
4 - podélná
usměrňovací stavba
5 - příčné usměrňovací
stavby (zavázané do
úpatí údolí)
6 - uzavírací hráz, 7 - keře na zpevnění starého řečiště (vrby, olše)
8 - staré koryto určené k zanesení, 9 - staré koryto zavezené
a) podélná záhozová s povrchovou rovnaninou, b) podélná kombinovaná
c) příčná kombinovaná, d) příčná z ponorných válců
1 - štěrk, 2 - zához z lomového kamene, 3 - zához s urovnaným povrchem,
4 - ponorné válce, 5 - haťový koberec, 6 - povázka, 7 - haťový plůtek
Dělení výhonů:
- kolmé
- inklinantní
- deklinantní
Mostní profily:
- často zúžení průtočné plochy
- vzdutí nad mostem
- max. hladina 0,5m pod dolní hranou mostu (1,0m u železnic)
- zabezpečení dna koryta proti výmolům
Přehrady a údolní nádrže
- ochranné nádrže
- zásobní nádrže (regulace odtoků)
- vyrovnávací nádrže (pod elektrárnami)
- vodárenské nádrže
- většinou víceúčelové
- rozdělení objemů v přehradě:
a) prostor stálého nadržení
b) zásobní prostor (pro nadlepšování průtoků)
c) ovladatelný ochranný prostor (retenční - pro zachycování povodní)
d) neovladatelný ochranný prostor
název
vodní tok
rok
typ
výška
[m]
délka
[m]
objem tělesa
[103m3]
objem nádrže
[103m3]
účel nádrže
Jordán
Košínský p.
1492
Z
18
300
-
3000
V
Jevišovice
Jevišovka
1896
T
25
122
12
650
O,V,Z
Luhačovice
Luhačovický p.1930Z192401062370O,VVranovDyje1934T59290226122500O,E,VVír ISvratka1959T7839046653000V,ELipno IVltava1960T/Z42296272(bet.)306000E,ROrlíkVltava1963T915501030703800E,RVrchliceVrchlice1970Kl40168327970V,ZŽelivka
Želivka
1975
Z
53
850
2340
264000
V
Dalešice
Jihlava
1979
K
100
330
1800
127300
E,V,R
typ:Z - zemníúčel:V - zásobování vodou
K - kamenitáZ - závlahy
T - tížníO- ochrana před povodněmi
Kl - klenbováR - rekreace
E - hydroenergetika
Dělení přehrad dle stavební hmoty:
- ze soudržného materiálu
a) gravitační (přímé, duté, pilířové přehradní zdi)
b) klenbové přehrady (jedno a více obloukové)
c) se smíšeným účinkem klenbovým a gravitačním
d) členěné (deskové, klenbové a kopulovité)
e) zvláštní (z předpjatého betonu)
- z nesoudržného materiálu
a) zemní
- homogenní přehrady - výjimečně, pro malé výšky
- heterogenní přehrady - vrstvy materiálu, funkce stabilizační, těsnící, ochranná
b) kamenité přehrady: stabilizační část: kamenivo bez pojiva
- sypané a rovnané přehrady, jednotlivé vrstvy 2-3m
c) smíšené typy přehrad (zemito-kamenité)
gravitační přehrady
- příčný profil - trojúhelník
- návodní líc svislý, případně sklon 1:0,05, sklon vzdušného líce 1:0,7 až 1:0,9
- šířka koruny hráze min. 2 m.
- přehrada tvořena bloky, oddělenými dilatačními spárami, šířka bloků do 15m
1 - bloky
2 - hydroelektrárna
3 - spodní
výpustě
statické posouzení přehrady:
- proti usmyknutí v základové spáře
- proti pootočení (proti prolomení podloží)
- v základové spáře musí být pouze tlaky
- není dostatečně využita pevnost betonu - možnost vylehčení
pilířové přehrady
- ze silnostěnných pilířů s rozšířeným zhlavím
- úspora betonu až 30%
schéma přehrady:
1 - návodní patka pilíře
2 - vzdušná patka pilíře
3 - pilířový prvek
4 - pilířová hlava
objekty gravitačních přehrad
a) spodní výpusti:
- ocelové potrubí ve štole nebo
zabudované v hrázi přehrady
- potrubí uzavřené uzávěrem
(kuželový, jehlový, válcový,..)
- regulovatelný odtok vody
1 - hrubé česle
2 - tabulový uzávěr
3 - zavzdušovací potrubí
4 - revizní chodba
5 - segmentový uzávěr
b) bezpečnostní přelivy
- neškodné převedení velkých vod
- většinou umístěn čelně na hrázi (čelní přeliv)
- dimenzování na návrhový průtok při uzavření odběrů a výpustných zařízení
- někdy doplnění pevných přelivů hradící konstrukcí (klapka, segment,...)
- v některých případem budujeme kašnové nebo boční přelivy
c) odběrné objekty (viz. úprava vody)
d) pod přelivem (skluz a) vývar pro utlumení kinetické energie
klenbové přehrady
- přenášení zatížení klenbovým účinkem do boků
- navrhuje se v úzkém údolí
při kvalitním geologickém podloží
- klenby válcové
- klenby s dvojí křivostí
1 - nádrž, 2 - revizní šachty
3,4 - revizní štoly
5 - injekční clona
- uspořádání bezpečnostního přelivu na klenbové přehradě
přehrady s kombinovaným účinkem klenbovým a gravitačním
- klenba se opírá v bocích o pilíře
zvláštní druhy přehrad
- kotvené přehrady
- předpjaté přehrady
Přehrady z nesoudržného materiálu - a) zemní přehrady
- část nosná (stabilizační): přenáší tlakové síly do podloží, vrstva propustná
- část těsnící: omezuje průsak vody hrází
- těsnící prvek: beton, asfaltobeton, plasty, kovy, jílové těsnění....
- umístění těsnícího prvku většinou na návodní straně nebo ve středu hráze
- napojení na nepropustné podloží, případně těsnící clona, těsnící koberec,...
- opevnění: zabezpečení proti vlnobití, erozi, sufozi,...
- materiál pro opevnění: tvárnice, štěrk, kámen, asfaltobeton
- odvodnění tělesa hráze, průsaková křivka min. 1,5m pod vzdušním lícem
- odvodnění vnitřním drénem, kamennou patkou
- na přechodu vrstev materiálu vícevrstvé filtry (proti vyplavování zemních částic)
- chránění vzdušního líce nejčastěji drnem
průsak hrází
- založení hráze na nepropustném podloží
- průsak homogenní hrází
1 - průsaková křivka
- průsak heterogenní hrází
1 - těsnící jádro
2 - stabilizační část hráze
- pokud průsaková křivka blízko vzdušního líce hráze, budujeme vnitřní drény nebo kamenné patky,...
- založení hráze na propustném podloží
a) hráz s návodním těsnícím kobercem
b) hráz s vertikální těsnící clonou
1 - těsnící jádro, 2 - těsnící clona
posouzení stability:
- výpočty pomocí mechaniky zemin
- použití hydrauliky podzemních vod
- největší problém - styková část s objekty
Vytváření poruch a protržení hráze
- problematika filtračních
poruch podloží
- prosakující voda přesáhne
kritickou filtrační rychlost
- vyvolá sufozi (vyplavování částic)
- hydraulické prolomení podloží
Naplavované přehrady
- tam, kde velké množství naplavených zemin
- nejvhodnější písčité a hlinitopísčité přehrady
- zemina se těží sacími bagry a potrubím dopravuje na staveniště vymezené sypanými hrázkami
kamenité přehrady
- poměr mezi šířkou základové spáry L a výškou přehrady H je L/H = 2,0 až 3,3
- stabilitu zajišťuje kamenná část, vodotěsnost těsnící prvky
- velikost kamene 0,1 až 0,6 m
- balvanité přehrady - velikost kamene větší než 0,6m
a) přehrada z kamenné rovnaniny
b) přehrada z kamenného záhozu s tuhým těsnícím
prvkem uprostřed hráze
c) přehrada z kamenného záhozu s plastickým
těsnícím prvkem uprostřed
d) s těsnícím prvkem na návodní straně
1 - těsnící část (např. beton, asfaltobeton), 2 - kamenná rovnanina, 3 - kamenný zához, 4 - plastický těsnící prvek, 5 - filtr
- příčný řez hlavní hrází

1 - kamenná stabilizační část, 2 - štěrková vrstva, 3 - hlinité těsnící jádro, 4 - filtry, 5 - návodní jímky, 6 - betonová membrána, 7 - těsnící jímky, 8 - injekční clona,
9 - betonová konstrukce přivaděčů, 10 - ocelové trouby, 11 - vtokový objekt,
12 - přečerpávací hydroelektrárna
- půdorys přehrady
1 - hráz, 2 - vtokový objekt, 3 - přečerpávací hydroelektrárna, 4 - administrativní budova, 5 - vývar,
6 - bezpečnostní
přeliv,
7 - skluz, 8 - vývar,
9 - hrazení vtoku
obtokových štol,
10 - most,
11 - injekční clona,
12 - obtokové štoly,
13 - přivaděče,
14- dům hrázného
Objekty na kamenitých přehradách:
- základové výpusti
- odběrná zařízení
- bezpečnostní přelivy
- boční, šachtové, kašnové, čelní
- schéma šachtového bezp. přelivu
v kombinaci se základovou výpustí
1 - věž
2 - přeliv
3 - základová výpust
4 - odpadní štola
Využití vodní energie
- vodní kolo k čerpání vody
- pohon mlýnů, pil, ...
- konec 18. stol. - teoretický návrh vodní turbíny
vodní turbíny:
- oběžné a rozváděcí kolo
rozdělení turbín dle typu:
- Kaplanova
- Francisova
- Peltonova
rozdělení dle spádu
- nízkotlaké H < 15m
- středotlaké 15m < H < 50m
- vysokotlaké H > 50m
rozdělení dle výroby el. energie:
- průtočné
- špičkové
- jezové vodní elektrárny
- přehradové vodní elektrárny
- vodní elektrárny s derivací
- podzemní hydroelektrárny
- přečerpávací vodní elektrárny
- malé vodní elektrárny
obecný výraz pro hydraulickou energii:
E =  g Q H t [J = W.s]
výkon:
[W]
obvykle se udává energie v kilowatthodinách
E = P t =  Q H t = 0,00273 Q H t [kWh]
jezové vodní elektrárny
- v blízkosti jezu, krátké přivaděče a odpady
- do konkávního břehu
Elektrárna Djerdap: 1 - zdrž, 2 - vtok, 3 - tabulový uzávěr, 4 - hala elektrárny, 5 - Kaplanova turbína, 6 - vyústění
- někdy umístění přímo do jezového tělesa (elektrárna je přelévána - přímoproudé turbiny)
1 - jezová zdrž, 2 - segmentový uzávěr, 3 - přímoproudá turbina, 4 - přeliv
přehradní elektrárny
- většinou špičkový provoz
- pod přehradou často ještě vyrovnávací nádrž (další přehrada)
Elektrárna s Francisovými turbinami: 1 - tížní přehrada, 2 - přívod vody, 3 - vodní elektrárna
vodní elektrárny s derivací
- tam, kde větší sklon dna
- vodu přivádíme derivačním kanálem, získáme větší spád
- proti nepříznivému působení vodních rázů u tlakových přívodů navrhujeme vyrovnávací komory
- u turbín rychlouzávěry
podzemní hydroelektrárny
- Lipno
Vysokotlaká vodní elektrárna: 1 - vtokový objekt
2 - tlaková šachta, 3 - komora kulových uzávěrů
4 - elektrárna, 5 - odpadní tunel
přečerpávací hydroelektrárny
a) - turbina + čerpadla
b) - reverzní turbína
- účinnost 75%
Jezy
vzdouvací objekt, který je vybudován v korytě toku
účel: - odběr vody
- zlepšení zásob PV
- zlepšení plavebních podmínek
- získání spádu pro energetické využití
(- rekreační účely)
(- zlepšení čistoty vody)
Jez ovlivňuje splaveninový režim
- před jezem sedimentace
- za jezem vymílání
Dělení: pevné a pohyblivé
výhody pohyblivého jezu:- regulace vodní hladiny
- při výrobě elektrické energie
- pro plavbu
nevýhody: - nákladné udržování
Terminologie:
- přelivná hrana (1)
- koruna jezu (2)
- vlastní jezové těleso (3)
- vývarová deska (pokračování jezového tělesa) (4)
- práh vývaru (5)
- opevnění dna - těžký kamenný zához (7)
- jezové pilíře - zavázání objektu do okolního terénu (8)
- zavazovací křídla (8)
- svislý těsnící prvek (štětová stěna) (6)
- vodorovný těsnící prvek (těsnící koberec)
- nadjezí, horní voda
- podjezí, dolní voda (za prahem vývaru)
- pohyblivá hradící konstrukce (např. segmentová)
- návodní (dělící) pilíř
- zhlaví dělícího pilíře
- manipulační lávka
- strojovny
- provizorní hrazení
obr.1: Zděná pevná betonová kce jezu: 1- pevná hrana, 2 - vývar, 3 - práh
obr.2: Pevná jezová konstrukce s bezpodtlakovou korunou (proudnicový tvar přelivné plochy): 1 - zához, 2 - štětová stěna, 3 - pevné těleso jezu, 4 - vývar, 5 - práh
Rozdělení pohyblivých jezů:
- dle druhu hradící konstrukce:
a) poklopové
b) stavidlové
c) segmentové
d) válcové
e) hydrostatické
f) vakové
- dle ovládání:
a) ručně ovládané
b) mechanicky ovládané
c) hydraulicky ovládané
návrh:- bezpečné převedení velkých vod
- na návrhový průtok min. jako u koryta
- posouzení na účinek sil, (velký vztlak)
- posouzení na posunutí, překlopení, zatlačení
- složitý výpočet podjezí (vývar)
Poklopové jezy:
- uzávěr upevněný dolní částí do spodní jezové stavby
- nejčastěji jezy klapkové
- jemná regulace hladiny
- sklopení na dno, úplné vyhrazení kce
- jezová zdrž, 2 - spodní stavba jezu
3 - ocelová klapka, 4 - vývar
Stavidlové jezy
- hradící kce stavidlo
- nejjednodušší jez: stavidlová stěna
- větší vzdálenosti: ocelové tabule,
vyztužené nosníky
- tabule se pohybuje po válečcích
- jemnější regulace: nahoře klapka
1 - jezová zdrž, 2 - ocelová tabule, 3 - vývar
Segmentové jezy
- zahrazení jezového pole: ocelové segmenty
- nahoře může být klapka
- voda se přelévá přes segment
- voda protéká pod segmentem
1 - jezová zdrž, 2 - hradící segment s klapkou
3 - vývar, 4 - mostovka
Válcové jezy
- hradící kce: ocelový válec
- uložení válce na drážkách
- válec se odvaluje
- mechanická zvedací zařízení
1 - jezová zdrž, 2 - válcové hradící
těleso, 3 - vývařiště
Hydrostatické jezy
- ovládání přetlakem vyvozeným horní vodou
- ovládání v tlačné
komoře
Typy proudění na odrazovém můstku:
a) oddálený vodní skok
b) vzdutý vodní skok dnový
c) povrchový vodní skok
d) přilehlá první vlna - dnový vodní skok
e) vzdutá vlna
f) obnovený vzdutý vodní skok
Vodní cesty a plavba
- lodní doprava na Labi - 10. století
- rozmach za vlády Karla IV
- splavnění Vltavy do Českých Budějovic (24 jezů)
- doprava dřeva
- nejlevnější druh dopravy
- vysoká efektivnost
- malá rychlost
- řídké sítě vodních cest
- 6% celkového objemu dopravy
- lodě s vlastním pohonem
- nákladní lodě- tažené
- tlačené
- tlačení - menší odpor
- lepší ovladatelnost
- vyšší rychlost dopravy
nákladní loď Evropa II
- 76,5 x 11,4 m, max. ponor 2,5 m, nosnost 1660 t
Evropské vodní cesty - dělení do 6 tříd
kategorie I - III - staré vodní cesty, malé rozměry
kategorie IV - pro typ Evropa II
kategorie V a VI - pro nejfrekventovanější vodní cesty
- přirozeně splavné velké řeky
- splavněné vodní toky (regulace, kanalizace)
- plavební kanály
Parametry splavné řeky
- při nejnižší hladině souvislý plavební pás umožňující plavbu v obou směrech
- trasa toku musí mít dostatečné poloměry
- rychlost proudu max. 1,5 - 2,0 m.s-1
Tyto parametry mají zpravidla pouze dolní úseky velkých řek
střední úseky řek:
- bagrování zanesených částí
- výstavba směrových staveb
- nadlepšování průtoků z nádrží
- výstavba jezů
Kanalizace - výstavba řady
vzdouvacích objektů, jezů a přehrad
I - IV - plavební zdrže umožňující plavbu
IV - bagrování, h- min. hloubka
Výškový rozdíl se překonává plavebními komorami
Zvláštní vodní cesty - tam kde nejsou vodní toky vhodné pro plavbu
- průplavy - spojení např. dvou splavných toků, jezera a moře
Návrh průplavu:
- poloměr oblouku Rmin = 10 L (L je délka lodi)
- šířka jednolodního průplavu B = 1,5 až 2 b (b je šířka lodi)
- v obloucích se šířka B zvětšuje
- min. hloubka hp = t + t (t je max. ponor, t - vzdálenost mezi dnem lodě a dnem průplavu, pro IV. kategorii - t = 1,5m)
- sklon průplavu velmi malý i = 0,00005
Objekty na kanalizovaných vodních tocích a průplavech:
- jezy, plavební komory, lodní zdvihadla a železnice, plavební tunely a mosty, přístavy, obraciště
Plavební komory
- umožňují výškový přechod lodí z jedné zdrže do druhé
- velikost plavební komory závisí na třídě vodní cesty
- jednostupňové, vícestupňové
- jednokomorové a vícekomorové (plavební komory vedle sebe)
- užitečná délka plavební komory:
LK = LR + nLL + (n+2) L
LR - délka remorkéru
LL - délka člunu
L - vzdálenost nákladních
lodí od sebe
1 - vrata, 2 - obtoky
třída IV - jednolodní plavební komora LK = 85 m, dvoulodní LK = 185 m
- šířka plavební komory
BK = mBL + 2 B
BL - šířka člunu
B - vzdálenost nákladních lodí od kraje plavební komory
m - počet lodí vedle sebe
plavební komora:
- horní a dolní zhlaví (+ vrata plavební komory)
- svislé boční stěny nejčastěji z betonu a železobetonu (štětovnic)
- plnění a prázdnění- přímé
- nepřímé (obtoky)
- rychlost vzestupu hladiny 1 - 2 m.min-1
- vrata vzpěrná, stavidlová,
zasouvací sklopná, segmentová
1 - horní zdrž
2 - dolní zdrž
3 - sklopná vrata
- provizorní hrazení
- třecí trámce (ochrana proti poškození boku lodi)
- pacholata (uvazování lodí), dynamická ochrana
- spotřeba velkého množství vody (sdružené komory, přidatné nádrže - úsporné plavební komory)
- výškový rozdíl běžně do 20 - 25 m, max. 42 m
Lodní zdvihadla
- pro velké výškové rozdíly
- ocelová nádrž naplněná vodou
- spec. uzávěry (vrata) na koncích nádrže
- pomocí hydrauliky přemístění do horní (dolní) polohy
Lodní železnice
- opět ocelová nádrž
- pohyb nádrže (na spec. podvozku) po kolejnici
- možný i přesun lodi "na sucho"
- přehrada Orlík, nosnost 300t
Průplavové mosty
- mimoúrovňové křížení plavebního kanálu s vodním tokem nebo jinými překážkami
- akvadukt (těsněný, obvykle železobetonový žlab)
Průplavové štoly
- šířka štoly shodná se šířkou plavebních komor
Rejda
- vymezené místo před plavební komorou (vyčkávací místo)
- šířka rejdy min. pro 3 lodi vedle sebe, svodidla, pacholata
Obraciště
- obrácení lodi do opačného směru
Přístavy
- umožňují kotvení lodí
- nakládání, vykládání, překládání
- vyloďování osob
- údržba a ochrana plavidel (doky)
- vybavení jeřáby
- umístění přímo na řece
- mimo řeku - soustava bazénů - šířka 50 až 100 m, délka 200 až 1000 m
- za vjezdem do přístavu často obraciště
Křížení s dopravními stavbami
- mosty- pevné
- pohyblivé- zdvižné
- sklopné
- otočné
- min. podchodná výška pod mostem 5,25m (IV. kategorie)
- podjezdy (tunely)
Přívozy
Protipovodňová ochrana v územních plánech obcí
Ve smyslu vyhlášky MMR č. 131/1998 Sb., o územně plánovacích podkladech a