Vodohospodářské stavby_přednášky

jezové – koroze, zanášení
< ovládání táhlem + motor
< sklápí se do pouzdra ve spodní jezové stavbě
< často se doplňuje na segment nebo tabuli
- segmentové jezy:
< hradící konstrukcí je ocelový segment (část válcové plochy)
< přenáší síly do pilířů
< ložiska nad vodou
< ovládání mechanicky nebo hydraulicky
< nahoře klapka pro jemnou regulaci hladiny
< umožňuje propláchnutí zdrže
- válcové jezy:

- vakové jezy:
< pro výšky vzdutí do 4 m
< hradící těleso – vak (guma), kotvený ve spodní jezové stavbě, příp. jezovým pilířům
< vak je plněn vzduchem či horní vodou
< vzdutá hladina se reguluje připouštěním a odpouštěním vody
< levný provoz i výroba (Rubena ČR)
< náchylný na poškození (dřevo, nůž, střela)
Rybí přechody:
- navrhují se u řek, u nichž je třeba zabezpečit tah ryb
- jezy tvoří překážku v tahu ryb – doplnění
- typy rybochodů:
< komůrkový (řady stupňovitých komůrek, řazených v kaskádě nad sebou)
< žlabový (tvar nakloněného protékaného žlabu s příčkami na zmírnění rychlosti)
ODBĚRY VODY Z VODNÍCH TOKŮ
Typy odběrů:
< gravitační
< násoskové
< čerpáním
Podle konstrukce:
< přímé odběry z vodních toků
< odběry z jezových zdrží
< odběry z bystřin
TYPICKÉ PROBLÉMY ODBĚRŮ Z POVRCHOVÝCH TOKŮ:
Zanášení splaveninami:
- prahy proti sunutým splaveninám po dně
- usměrňovací stavby – v různých výškách – vodu směřovat k odběru, splaveniny na druhou stranu
- umístění odběrů do konkávních břehů
Zanášení plovoucími nečistotami:
- listím a větvemi
- česle, norné stěny
Ucpávání mikroorganismy:
- slávičky, řasy, atd
Ovlivnění ledochodem:
- norné stěny
Nedostatečná hladina v korytě:
- situovat do dna, do zdrže
Regulace odebíraného množství:
- stavidlo, regulační armatura (plovák)
Odběry z bystřin:
- typický problém – masivní transport splavenin a rozkolísanost vodních stavů
- nejčastěji ze dna
- ŽB žlab shora česlemi, žlab ústí do odběrného zařízení
Odběr z jezové zdrže:
- omezit vznikání splavenin
- gravitační odběr se skládá z česlové a norné stěny, stupně ve dně a vlastní vtokové části vybavené
stavidly a odběrného kanálu nebo potrubí
Čelní jezový odběr:
- přímý
- vestavěný do jezové konstrukce
- boční jezovými pilíři
- odběrný objekt se vybavuje měrným a regulačním zařízením (měrné žlaby a clony, plovákové
regulátory se segmentovým uzávěrem, regulační stavidla apod.)
Odběr čerpáním:
- pouze pokud nelze uskutečnit odběr gravitační, při dopravě vody do vyšších poloh, vyžaduje-li se
získání potřebného tlaku (pro závlahové využití apod.)
- čerpací stanice se umisťuje do zdroje vody, do břehu nebo do určité vzdálenosti od zdroje vody,
zvláštním případem je plovoucí čerpací stanice
< mobilní
< polostabilní
< stabilní
Evropské vodní cesty:
- se dělí do kategorií I. – VI.
- jejich dimenze jsou dány velikostí lodí
- kategorie I. – III. ( staré vodní cesty, malé rozměry
- kategorie IV. ( pro typ Evropa II
- kategorie V. – VI. ( pro nejfrekventovanější vodní cesty
Falkirk wheel (rotační lodní výtah ve Skotsku od 5/2002):
- propojuje průplavy Forth and Clyde Canal a Union Canal a překonává výškový rozdíl 24m, umožňuje
vnitrozemské vodní spojení mezi městy Edinburgh a Glasgow
- kapacita van je 600 tun vody, díky Archimedově zákonu nezáleží na hmotnosti plujících lodí a obě
vany jsou vždy vyváženy, k pohonu celého zařízení proto stačí relativně slabý motor (22,5 kW),
který otočí rotorem o 180° za 5 minut
- výtah nahradil systém 11 zdymadel
4 PŘ
VODNÍ NÁDRŽE A PŘEHRADY
- patří k důležitým vodohospodářským stavbám, tvořícím v řadě případů jeden ze základních článků
vodohospodářských úprav, na něž navazují další vodohospodářské úpravy a stavby
- vodní dílo:
< přehrada
< nádrž – je omezený prostor k akumulaci vody pro její pozdější využití, slouží především k
zachycení povodňových průtoků
VODNÍ NÁDRŽE:
- dělení dle vzniku:
< přirozené (jezero)
< umělé – vytvořené záměrnou činností člověka
- dle umístění:
< údolní nádrže (přehrazením údolí přehradou)
< boční nádrže (oddělením a uzavřením části území vedle toku obvodovou hrází)
< vyhloubené nádrže (vyhloubením v terénu)
< vrcholové (v pramenné oblasti na rozvodí dvou řek)
- dle funkce:
< ochranné nádrže
< vyrovnávací nádrže (pod elektrárnami)
< vodárenské nádrže (Vír, Fláje, Želivka)
< rekreační, rybochovné
< většinou víceúčelové nádrže
- dle převádění průtoku:
< protékané (průtok vodního toku přes nádrž)
< neprotékané (regulovatelnost přítoku)
- dle délky trvání cyklu řízení odtoku z nádrže:
< s víceletým cyklem řízení
< s ročním cyklem řízení
< se sezónním cyklem řízení
< s týdenním cyklem řízení
< s denním cyklem řízení
Údolní nádrže přehradního typu s velkým ovladatelným objemem:
- jsou charakteristické víceletým řízením odtoku
- cyklus plnění a prázdnění delší než 1 rok
- nádrže tohoto typu vyrovnávají odtoky v období více let
Malé nádrže:
- mají roční nebo sezónní řízení plnění a prázdnění
- nádrž vymezuje návodní líc hráze
- maximální hladinu
- dno
- boky údolí
PŘEHRADA:
- vzdouvající stavba
- přehrazující údolí toku
- uzavírající prostor vodní nádrže využívané k řízení odtoku
- dle stavebního materiálu:
< sypané – zemní
- kamenité
- smíšené (zemito-kamenité)
< z umělých materiálů – betonové
- zděné
- ocelové a dřevěné
- kombinované
Hráze sypané:
- lichoběžníkový příčný profil
- výška hráze = kóta maximální hladiny + výšky bezpečnostního převýšení (výška dosahu vlnobití při
kritických rychlostech větru)
- sklony svahů:
< dle materiálu použitého na stavbu hráze
- jednotný
- odstupňovaný a případně přerušený lavičkou
- těsnící část na návodním líci, nebo uvnitř tělesa hráze, tvoří zeminy, beton, železobeton,
asfaltobetony, fólie z platů
- svahy kamenitých hrází 1:12, - 1:1,5
- kamenité hráze:
- obsahují max. 15% zrn
menších jak 100 mm
- poměr mezi šířkou základové spáry L a výškou přehrady H:
L/H = 2,0 až 3,3
- stabilitu zajišťuje kamenná část, vodotěsnost těsnící prvky
- velikost kamene 0,1 až 0,6 m

Přehrady z umělých materiálů:
- podle konstrukčního a statického uspořádání:
< gravitační (přímé, duté, pilířové přehradní zdi)
< klenbové přehrady (jedno a více obloukové)
< se smíšeným účinkem klenbovým a gravitačním
< členěné (deskové, klenbové a kopulovité)
< zvláštní (z předpjatého betonu)
- gravitační – příčný profil – trojúhelník
- návodní líc svislý, případně sklon 1:0,05
- sklon vzdušného líce 1:0,7 – 1:0,9
- šířa koruny hráze min. 2m
- přehrada tvořená bloky (šířka bloků do 15m), oddělenými dilatačními spárami
- statické posouzení přehrady – proti usmyknutí v základové spáře, proti překlopení (proti
prolomení podloží)
- klenbové – přenášení zatížení klenbovým účinkem do boků
- navrhuje se v úzkém údolí při kvalitním geologickém podloží
- klenby válcové
- klenby s dvojí křivostí
1 – nádrž, uspořádání bezpečnostního přelivu
2 – revizní šachty
3,4 – revizní štoly
5 – injekční clona
- přehrady s kombinovaným účinkem klenbovým a gravitačním – klenba se opírá v bocích o pilíře
- zvláštní druhy přehrad – kotvené přehrady
- předpjaté přehrady
Spodní výpusti:
- ocelové potrubí ve štole nebo zabudované v hrázi přehrady
- uzavřené uzávěrem (kuželový, jehlový, válcový, ..)
- tři uzávěry (1 revizní + 2 provozní)
- regulovatelný odtok vody
Bezpečnostní přeliv:
- bezpečné převedení povodňových průtoků
- provedení – čelní (přímý)
- kašnový
- šachtový
- boční
- dimenzování na návrhový průtok při uzavření odběrů a výpustných zařízení
- někdy doplnění pevných přelivů hradící konstrukcí (klapka, segment, …)
Utlumeni kinetické energie:
- pod přelivem:
< skluz
< vývar
< rozražeče
Proražená přehrada – Bílí Desná:
- Jizerské hory – Albrechtice
- sypaná protipovodňová hráz, výška 13m
- 18. 9. 1916 – protržení po 1 roce provozu
- příčina: neprovedení geotechnického průzkumu – rozdílné sedání hráze a výpustní štoly – narušení
struktury hráze nad štolou a jejímu zlomení (59 nezvěstných)
- dnes památník, naučná stezka, od 1996 kulturní památka
- přehled přehrad v ČR:
"http://voda.gov.cz"http://voda.gov.cz
VYUŽITÍ VODNÍ ENERGIE
- k nejstarším vodním strojům patří vodní kolo
- nejprve – čerpání vody
později – pohon mlýnů, pil,…
- v současné době se využívá vodní energie k výrobě elektrické energie
- výkon vodního motoru:
- hltnost
- hrubý spád
- účinnost (vodní kolo 0,4 až 0,8)
- teoretický výkon P0
- skutečný výkon Ps
- čistý spád
VODNÍ TURBÍNA:
- skládá se ze 2 částí, oběžného a rozváděcího kola
- podle způsobu přenosu energie vody na turbínu:
< rovnotlaké – akční (tlaková energie se mění v pohybovou), např. Peltonova turbína
< přetlakové – reakční (část tlakové energie se mění v energii otáčivého pohybu), např
Francisova a Kaplanova turbína
- podle využívaného spádu:
< nízkotlaké H < 15m
< středotlaké 15m < H < 50m
< vysokotlaké H > 50m
- podle směru průtoku oběžným kolem
< axiální (voda rovnoběžně s hřídelem)
< radiální (voda kolno ke hřídeli)
< tangenciální (voda tečně k oběžnému kolu a radiálně-axiální vtok je kolmo ke hřídeli, odtok podél hřídele)
- základní typy turbín:
< Kaplanova
< Francisova
< Peltonova
< Bankiho, Savoniova, Teslova
- rozdělení podle výroby el. energie:
< průtočné
< špičkové
A) Jezové vodní elektrárny:
- v blízkosti jezu, krátké přivaděče a odpady
- do konkávního břehu
- někdy umístění přímo do jezového tělesa (elektrárna je přelévána – přímoproudé turbíny)
1 – jezová zdrž
2 – segmentový uzávěr
3 – přímoproudá turbína
4 – přeliv
B) Přehradní vodní elektrárny:
- vodní elektrárny u přehrad se navrhují na středních úsecích vodních toků
- nejčastěji – středotlaké až vysokotlaké
- akumulace vody v nádrži umožňuje špičkový provoz vodní elektrárny, tyto se budují těsně u vzdušné
paty tížné betonové přehrady a mají krátká přívodní potrubí
Elektrárna s Francisovými turbínami:
1 – tížní přehrada
2 – přívod vody
3 – vodní elektrárna
Vodní dílo derivační:
D) Podzemní hydroelektrárny:
- Lipno
- vysokotlaká vodní elektrárna
1 – vtokový objekt
2 – tlaková šachta
3 – komora kulových uzávěrů
4 – elektrárna
5 – odpadní tunel
- horní nádrž – nádrž s primární přirozenou akumulací, do níž se přečerpává vody z dolní údolní
nádrže
- vyrovnávací nádrže – vodní elektrárny se špičkovým režimem provozu – vyrovnání odtoku od
špičkové elektrárny
F) Malé vodní elektrárny:
- používají se na drobných tocích
- toky převážně s malými spády
Přehrada Bystřička:
- Zlínský kraj, okr. Vsetín, vodní tok Bystřička
- výstavba 1908 – 1912
- hráz gravitační, zděná z lomového kamene ukládaného na cementovou maltu
- rekonstrukce 4/2004 – 10/2005
5 PŘ
HYDROLOGIE
- je věda o výskytu a oběhu vody v přírodě, která ze systematického pozorování těchto jevů vyvozuje
příslušné zákony
- přírodní věda
- poskytuje podklady pro technické aplikace
- podklady pro dimenzování staveb – hydrologie + hydraulika
- Český hydrometeorologický ústav – ČHMÚ
- Potamologie – tekoucí vody povrchové
- Limnologie – stojaté vody povrchové
- Hydrometeorologie – hydrologie atmosféry
- Hydrometrie – věda o pozorování a měření hydrologických jevů
- měření srážek – ombrograf, ombrograf, totalizátor, sněhoměrná lať
- měření výparu – transpirace, evapotranspirace, výpar z půdy
- měření průtoků – limnigraf, vodočetná lať, měrné křivky koryt
KOLOBĚH VODY NA ZEMI:
- hydrosféra – souhrn veškeré vody na Zemi – stálý objem
- má zásadní vliv na život
- formuje povrch Země – procesy, které probíhaly v minulosti, probíhají i nyní
- světový oceán 364 mil. km2, pevnina 149 mil. km2
Vodní bilance:S = O + V + R + U
S – srážky
O – odtok
V – výpar
R – změna zásob vody v povodí
U – výměna vody se sousedním povodím
Hydrologická bilance:
- vliv ročních období
- zásoba vody ve sněhu – akumulace
- jarní povodně
- hydrologická bilance – uzavřený cyklus srážek a odtoku
- hydrologický rok od 1. listopadu do 31. října - hydrosilvestr
OCHRANA PŘED VELKÝMI VODAMI:
POVODEŇ:
- dle zákona 254/2001 Sb. je povodní výrazné zvýšení hladiny vodního toku nebo jiných povrchových
vod, při kterém hrozí vylití vody z koryta, nebo voda již zaplavuje území a může způsobit škody
- je to také stav, kdy voda nemůže dočasně přirozeným způsobem odtékat
Druhy povodní:
< přírodní – deště, tání sněhu, ledové nápěchy
< zvláštní povodeň – havárie, chybná manipulace s vodními díly
- např. protržení přehrady způsobí zvláštní povodeň
Dle původu vody:
< vody vnitřní – vznikají v povodí, např. déšť nad povodím
< vody vnější – přitéká do povodí zvenku
Opatření k ochraně před povodněmi:
- preventivní – povodňové plány, příprava, hmotné rezervy, ZIS, předpovědní a hlásná služba
- při nebezpečí a v době povodně – záchranné práce, hlásná služba, řízení odtokových poměrů,
zabezpečovací práce, dokumentace
- po povodni – obnova, oceňování škod, odstraňování škod, zjištění negativních vlivů na průběh
povodně, vyhodnocení povodňové situace
Povodňové plány – preventivní opatření:
- souhrn organizačních a technických opatření pro zmírnění následků
- řeší se jím ochrana konkrétního území obce, okresu či povodí
- stanovuje tři stupně povodňové aktivity:
< první stupeň = bdělost – zvýšený stav vody, voda stále v korytě, žádné škody
< druhý stupeň = pohotovost – vylití vody z koryta, vznikají škody
< třetí stupeň = ohrožení – kritická situace, ohrožení životů, velké materiální škody
- povodňové mapy – čáry rozlivů – stanovení dle matematických modelů
Opatření na ochranu před velkými vodami:
- biologická opatření – zvýšení retenční schopnosti krajiny
- vodohospodářsko-technická opatření – úprava vodního toku, kanály (odlehčovací kanál Nová řeka),
nádrže, ochranné hráze
- organizační opatření – vyloučení výstavby v povodňových zónách, informovanost, trénink složek ZIS
- většinou kombinace všech tří typů opatření
RYBNÍKOVÉ A ÚČELOVÉ NÁDRŽE
- účel:
< rybochovný
< rekreační
160 – odvodnit
Posouzení příčin sucha a mokra:
- příčiny sucha a mokra je možné rozdělit do 3 základních skupin:
- 1) místní příčiny (lokální) – orografické (pata svahu x svah), hydropedologické
- 2) oblastní příčiny (zonální, krajinné)
- 3) kombinované
Závlahy:
- cílem je:
- dodání chybějící vody do půdy
- vytvoření podmínek pro rozvoj vegetace
- úprava vláhových poměrů zeleně v obytných + průmyslových oblastech
- největší konzument vody (celosvětově)
- v ČR pouze doplňková závlaha (vyrovnávání lokálních deficitů)
- závlahou v aridních oblastech se řeší problém výživy obyvatelstva
Kapacita závlahových zařízení:
- musí umožňovat dodání deficitního množství vody – polní plodiny (5-7 dnů), zelenina (2-3 dny)
- přítok závlahové vody musí nahradit evapotranspiraci plodiny s největšími nároky na vláhu v
bezdeštném období v měsíci s největší evapotranspirací
- budování nádrží pro vyrovnání přítoku a odtoku
Zdroje a jakost závlahové vody:
- hlavní zdroje:
< povrchová voda – v ČR vodní toky + umělé vodní nádrže
< podzemní voda – v malém rozsahu pro místní závlahy
< odpadní voda – nevyužité – městské, zemědělské + vhodné průmyslové – potravinářství)
- pro závlahové využití – nezbytná znalost vydatností vodního zdroje + jeho kvality v rámci daného
prostoru a času
Vlastnosti závlahové vody:
- ČSN 75 7143 "Jakost vody pro závlahu"
- fyzikální – znečištění anorganickými a organickými částicemi
- bez minerálních částic o průměru větším než 0,1 mm zanášejí odběrné objekty, potrubí
kanály
- teplota T = 10 – 15 °C, v létě T = 15 – 25 °C, Tmax = 35°C
- teplota vody má být vyšší než teplota půdy
- při využívání PV je třeba T vody zvyšovat v předehřívacích nádržích
- vyšší T závlahové vody z tepelných elektráren využijeme např. k ohřevu půdy a ochraně před jarními
mrazíky
- chemické a biologické
- klasifikace dle ČSN 75 7143 do 3 tříd:
< I. třída – voda vhodná k závlaze
< II. třída – voda podmíněně vhodná k závlaze
< III. třída – voda nevhodná k závlaze
- typické problémy:
- mikrobiologické znečištění x zelenina
- ucpávání objektů
Povrchové zdroje závlahové vody:
- vydatnost vodního zdroje – z průměrných denních, měsíčních, ročních, minimálních a maximálních
průtoků
- ve většině případů nutno budovat:
< vyrovnávací vodní nádrže pro krátkodobé vyrovnávání nerovnoměrnosti mezi přítokem a
odběrem s řízením provozu na víceleté, jednoleté, sezónní, měsíční, denní
< zásobní vodní nádrže zabezpečující odběr vody nebo nadlepšení průtoku pod nádrží (v době
nadbytku shromažďují vodu pro období nedostatku)
- v ČR v omezeném rozsahu pro místní závlahy, v zahraničí je využívání podzemních vod pro závlahy
podstatně větší
- fyzikální, chemické a biologické vlastnosti podzemních vod umožňují jejich téměř neomezené využití
pro závlahy
- závlahové využití – nezbytná znalost velikosti zásob podzemní vody, určení (dlouhodobá prognóza)
využitelného množství (přímým měřením nebo nepřímými metodami)
Odpadní vody jako zdroj závlahové vody:
- doposud málo využívaný zdroj závlahové vody
- většina druhů odpadních vod vyžaduje mechanické nebo biologické čištění
- o jejich využití rozhoduje jakost vody
Uspořádání závlahové soustavy:
- závlahové soustavy tvoří odběrný objekt, úprava závlahové vody, přírodní a rozvodné zařízení,
čerpací stanice, měrné a regulační zařízení a uspořádání podrobné závlahy
- odběry a úprava závlahové vody:
- důležité – pokud závlahová vody nesplňuje požadavky na jakost
- podle konstrukčního řešení, funkce celkového uspořádání – odběry vody z bystřin, potoků,
řek, kanálů, rybníků, přehradních nádrží, odběry OV z čistírenských zařízení, odběry PV z
vrtů, studní, štol a jímacích zářezů
Pásové zavlažovače:
- zavlažovače s mobilním navijákem na podvozku, hydromotorem (turbinou), se svinovatelnou
trubkou (hadicí) a postřikovačem na potahovacím stativu – nejrozšířenější druh
- zavlažovač se postaví na okraj pozemku, potrubí se traktorem rozvine po poli a připojí postřikovač
- zavlažovač se připojí k hydrantu podzemní přívodní trubní sítě a uvede do provozu
Závlahové stroje:
- mobilní zařízení pro rozvádění a dávkování vody
- podle konstrukčního uspořádání se závlahové stroje dělí na konzolové a mostové zavlažovače, valivé
a lineární zavlažovače, zavlažovače s pivotem, pásové zavlažovače a automatické zavlažovače
Konzolové zavlažovače:
- skládají se z postřikovačů umístěných na otáčivé (pevné) ocelové příhradové konstrukci na
podvozku
- délka konzol bývá od 24 – 80m, výška nad terénem od 2,5 – 8,5 m
Mostové zavlažovače:
- ocelová nosná konstrukce osazená na 2 podvozcích¨
- na konstrukce – potrubí (přívod vody k rozstřikovačům)
Lineární zavlažovač:
- stroj na podvozcích – pohybuje s podél přívodu vody
- jednotlivé podvozky jsou poháněny samostatnými elektrickými motory, energie z pojízdního
agregátu
- k lineárním zavlažovačům se přivádí voda vlečeným potrubím, připojeným k hydrantům, podzemní
trubní sítě
Mikrozávlahy:
- povrchové nebo podpovrchové, dodávající malá množství v