Vyučující - studenti •dotazy, diskuse •prezentace k dispozici •lukas.smelik@gmail.com •otázky z tohoto tématu ke zkoušce zadávám já • Vodní tok •vodoteč, koryto s vodou •část území, kterým odtéká voda z povodí •povrchový, podpovrchový • •přirozený: bystřina, potok, říčka, řeka, veletok •umělý: kanál, náhon, meliorace, závlaha, akvadukt, tunel •stálý, občasný • •Proudění: –s volnou hladinou –tlakové • • stoka1 Variabilita vodních toků - míra úpravy L:\1-Disertace\05_Fotky\Žermanický přivaděč\2011_05_14__15.00\DSC_0328.JPG L:\1-Disertace\05_Fotky\Frýdek-Místek\2011_11_26__10.00\DSC_6302.JPG F:\04-Výuka\Fotky\53298_11887.jpg 2046514040095643703vzbvXe_fs Historický vývoj toků •přirozený tok •drobné úpravy - přístup, brod, ryby •energetické úpravy - náhon, jez •soustavná úprava - povodně •revitalizace - estetika •renaturace - biologické funkce •přirozený vývoj F:\04-Výuka\Fotky\4a8dc5a79ca4cdb5659b0100.jpg F:\04-Výuka\Fotky\Obrazek26.jpg F:\04-Výuka\Fotky\Obrazek20.jpg Obrazek Proudění •Hydrodynamika - pohyb kapalin a jejich působení na tuhá tělesa při vzájemném relativním pohybu • •průtočný profil - kolmý řez k ose toku •bodová rychlost u –okamžitá rychlost v bodě •střední bodová rychlost ū –vyrovnaná hodnota bod. rychlosti •průřezová rychlost v –střední hodnota rychlosti – v průtočném průřezu • • http://www.raft.cz/gif/clanky/hydro_3.gif běžný stav zamrzlá hladina Příčné řezy •příčné řezy (průtočné profily) - dané staničením (kilometráží) – v čase proměnná • •průtočná plocha A – obsah plochy kolmé v každém bodě k vektoru bodové rychlosti • •objemový průtok Q – objem kapaliny proteklé určitým průtočným profilem za jednotku času • Ustálenost proudění •dle změny průtoku v čase • –ustálené (stacionární) – průtok, průřezová rychlost, průtočná plocha jsou v čase neměnní a závisí jen na poloze •návrhový průtok • –neustálené (nestacionární) – hydraulické veličiny jsou funkcí času a polohy •transformace nivou • Ustálenost proudění Profil Svratka - Brno-Poříčí Profil Morava - Kroměříž Transformace povodně - nádrž http://www.pod.cz/povodnovy_plan/PP-A9/srpen2005/terlicko.bmp Transformace povodně - niva http://m00090.pmo.cz/images/obsah/jez-bulhary-1-500.jpg http://mw2.google.com/mw-panoramio/photos/medium/72929378.jpg jez Bulhary http://d1.cdn.szn.cz/1/img/34/15/12/03/50/66/1600x1200_g4FVrF.jpg?fl=res,400,225,3 ilustrační obr. Rovnoměrnost proudění •dle změny parametrů v prostoru –rovnoměrné – zvláštní případ ustáleného proudění, průtočné průřezy, rychlost, sklon dna a drsnost jsou v celém úseku konstantní •idealizovaný případ –nerovnoměrné – hydraulické veličiny jsou funkcí času a polohy • F:\04-Výuka\Fotky\Obrazek8.jpg F:\04-Výuka\Fotky\000205_05_000576.jpg Rovnoměrné ustálené proudění •Grafické znázornění Bernoulliho rovnice • sklon dna = sklon hladiny = sklon čáry energie Druhy modelů •1D – směr vektoru rychlosti jen ve směru proudnice –běžné modelování nižší kvality, výpočet v řádu sekund • •2D – směr vektoru rychlosti v horizontální rovině –modelování vyšší kvality, pro inundace, výpočet v řádu hodin až dní • •3D – vektor rychlosti může směřovat všemi směry –řešení detailů – přepady, usměrnění proudu, výpočet v řádu hodin až dní • • 1/35 (Zaměření koryta) •nerovnoměrné koryto - pro informaci • •1D: –příčné profily jsou vzdáleny desítky až stovky metrů –geodetické zaměření –v místech změn profilu –podle délky úseku – •2D: –plošná informace – fotogrametrie, laserové skenování –kombinace s 1D ve vlastním korytě • • • 1/35 Časté tvary koryt •obdélník –úzké prostory, – u silnice, ve městech •lichoběžník –technický tvar blízký přírodě, často, – mimo města •složený lichoběžník –řeky, vznikem hrází, berma zaplavena – maximálně několikrát ročně •miskovitý –mělký, přístup, vyrovnaný průtok během roku •půlkruhový –NE, složitá stavba, komplikovaná údržba – • • • • 1/35 K B B IMG_3145 200804111632_jaromerice Potok Výpočet průtoku •rovnoměrné ustálené proudění s volnou hladinou • •hydraulický poloměr [m] • •rychlostní součinitel Chézyho [m0,5/s] • •rychlost dle Chézyho rovnice [m/s] • •průtok [m3/s] • • • • 1/35 průtočná plocha omočený obvod souč. drsnosti podélný sklon dna Průtočná plocha [m2] •univerzální rovnice -jsou-li oba břehy ve stejném sklonu -sklon se udává jako 1:m • • • • • 1/35 šířka ve dně hloubka sklon břehu 1:m 1 m Omočený obvod [m] •na styku vody s korytem •u složeného koryta započítat svislici mezi kynetou a bermou – drsnost 0,010 (jako sklo) přiřadit ke kynetě •části koryta s různou drsností • • • 1/35 ppo-skorosicky-potok-km-6-692---8-644_613x460 zdroj zeď dno s balvany štěrkové dno tráva zemina kámen zeď Součinitel drsnosti n [-] PB020173 IMG_1919 •vyjadřuje odpory proudění –originálně vyjadřuje ztráty třením –často ztráty místní a třením společně •subjektivně stanovovaný, zkušenosti •neměřitelný parametr • •Faktory ovlivňující drsnost: –sedimenty, dnové útvary –nepravidelnost koryta, překážky –meandrování –proměnlivost v čase –vegetace –vodní stav • * faktory jsou vzájemně závislé Stanovení součinitele drsnosti •Tabulky –rychlé, snadné, subjektivní –vhodné pro dlouhé úseky, čisté, plné koryto –velký rozptyl doporučených hodnot jednoho typu koryta –nezávislost na vodním stavu – •Fotografické katalogy –vhodné pro začátečníky, doplnění tabulek –knižní, PDF, webové –fotografii lze zařadit k více popisům –ovlivnění pod hladinou • Stanovení součinitele drsnosti •Empirické rovnice –velké množství rovnic –vhodné jen pro určité typy koryt –omezující podmínky – •Cowanova metoda • • –n0 - materiál dna –n1 - nerovnosti povrchu –n2 - změna příčného profilu –n3 - překážky –n4 - vegetace –m5 - meandrovitost • http://sites.google.com/site/vypocetdrsnosti Ztráty třením •Kyneta –voda většinu roku pouze v ní –navrhuje se na průtok 30denní až jednoletý –v příliš širokém korytě by docházelo k usazování –potřebná hloubka pro živočichy, min 0,4m –potřebná rychlost, aby se voda příliš neprohřívala, min 0,4 m/s – •Berma –pro větší průtoky –vznikne přirozeně, stavbou zdí nebo hrází –udržovat trávu, keře a stromy snižují kapacitu – zhoršení kvality (sinice, řasy atd.) K B K B B K B K B B K B B průměrně 1x za 30dní až 1rok se začne plnit berma Složené koryto panorama Sýkorova msotu-čb jasinka1_680 Frýdek-Místek,_Ostravice_01 14_toky_2 Složená koryta •Průtoky v jednotlivých částech se počítají zvlášť a pak se sečtou !!! ---> rozdílné rychlosti DOBŘE / ŠPATNĚ… Výpočet průtoku v bermě a kynetě •Zjištění průtoku Q ze známé hloubky h Limnigraf – (automatické) měření průtoku v korytě pomocí čidla měřícího hloubku Měrná křivka Nejistoty F:\04-Výuka\Fotky\28570_128224073855164_100000027173283_347249_2323155_n.jpg ZAMĚŘENÍ ROZKOLÍSANOST HLADIN OBJEKTY ODHAD DRSNOSTI NEROVNÉ DNO PLAVENINY + SEDIMENT SPA •Drobné vodní toky –značky na objektech –ultrazvukové čidlo - SMS • • •Významné vodní toky –hlásná povodňová služba http://aa.ecn.cz/img_upload/e6ffb6c50bc1424ab10ecf09e063cd63/cidlo.png Protipovodňová opatření •povodňové zdi •povodňové hráze •mobilní hrazení •povodňová vrata •individiální ochrana •vodní nádrže •Suché nádrže •úpravy v krajině •… omezení výstavby http://www.smp.cz/common/images/references/pictures/54/253.jpg http://www.cgs.eu/underwood/galerie/WW_Decin-1N.jpg http://i.lidovky.cz/13/061/lnc460/ML4ba64a_hasi2_bmp.jpg Protipovodňová technická opatření http://www.vasepraha8.cz/userfiles/images/stavidlo.jpg http://www.praha.eu/public/28/25/a/930662_133281_rozlivovy_model_titul.jpg http://img.ihned.cz/attachment.php/260/48632260/s9kwdi4SfqzhFP6Aenxr0cLWQpRjKvOo/600x399xddbe/ZAPLA VY_PRAHA_5_408.jpg Protipovodňová technická opatření http://www.zakladani.cz/media/files/galleries/24/05_ricni-28-1311520435.jpg Náhled do legislativy - povodně •lidé jsou zodpovědní sami za sebe •pomoc státu –integrovaný záchranný sbor, hmotná pomoc, peněžní pomoc, pomoc vojáků a dobrovolníků, … •povodňová paměť •tady povodeň nikdy nebyla - jiné rozložení srážek, jiné využívání krajiny, větší zastavěná plocha, kanalizace •povodňové mapy •území v rozlivech jsou levná – sociálně slabí •pojišťovny •vykoupení – není politický zájem • Záplavová území - dibavod.cz Povodňové ohrožení - cds.chmi.cz Budoucnost protipovodňových opatření •prodloužit čas, po který voda zůstane v krajině •vsakování, akumulace, omezení soustředěného odtoku, zpomalení vody v korytě http://www.cestyvenkova.cz/images/krajina/voda/full/revitalizace_krajiny.jpg Sedimenty v tocích IMG_3045 Sedimenty v tocích IMG_3163 oprava_jezu_hulin_2004_4podstavek 3-led zarostlá hladina Cíle návrhu •omezit vznik nánosů omezujících kapacitu koryta, •zvýšit protipovodňovou ochranu města, •umožnit provádění údržby, •omezit vznik ledových jevů, •zajistit stabilitu opěrných zdí, •zajistit stabilitu dna, •zajistit co nejnižší finanční náročnost, •zvýšit estetickou hodnotu lokality. Možné návrhy •Návrh č. 1: proplachování jezem při SPA I a více •Návrh č. 2: vytvoření kynety, sklopení jezu • • • • • • •Návrh č. 3: odstranění klapky, snížení prahu, zvětšení podélného sklonu, návrh jednostranné kynety •Návrh č. 4: odstranění jezu, stavba nových zdí Míra zanášení před a po návrhu Současnost Návrh č. 3 Výpočet zanášení •velikost efektivního zrna, rychlost proudění Výpočet zanášení Nezanášecí = zanášecí rychlost Výpočet zanášení Výpočet zanášení •Děkuji, že jste mi věnovali Vaši pozornost. F:\04-Výuka\Fotky\uz to zacalo.jpg