Technická zařízení na vodních nádržích

Funkční dělení hrází

Hráze vodních nádrží na základě tvaru údolí, funkce a účelu nádrže je možno rozdělit na:

Ø         čelní,

Ø         boční,

Ø         obvodové,

Ø         dělící.

Podle způsobu přívodu vody se dělí nádrže na:

·             průtočné,

·             obtokové

·             boční.

Obr.  Dělení nádrží podle přívodu vody: a) průtočné, b) obtokové, c) boční

Nádrže s čelní hrází

Výhodou nádrží s čelní hrází je:

Ø     nižší spotřeba materiálu na stavbu hráze, daná zejména malou délkou hráze, a tím i nižšími náklady na celou investici.

Nevýhody nádrží s čelní hrází je:

Ø     že veškeré průtoky vody procházejí prostorem nádrže. V období nižších průtoků je možno ze zásobního prostoru nádrže nalepšovat minimální průtoky pod nádrží, avšak při povodňových průtocích prochází veškerá voda nádrží.

Ø    nutnost návrhu bezpečnostního přelivu na vysokou hodnotu návrhového průtoku, což jednak zvyšuje investiční náklad, jednak mohutné objekty bezpečnostních přelivů nepůsobí v krajině esteticky.

Obtokové nádrže

Vzniknou přehrazením údolí čelní hrází, avšak podél nádrže je vybudována obtoková stoka, která slouží k převádění vody při prázdnění nádrže před a při výlovu, případně k jiným rybářským účelům.

Podle kapacity obtokové stoky může být stoka využita částečně i k provádění vody při zvýšených a povodňových situacích.

Boční hráze oddělující nádržní prostor od údolí napájecího toku jsou zásadně neprůtočné.

nádrže s obvodovými hrázemi

Jsou tvořeny bočními hrázemi, vybudovanými po všech čtyřech stranách nádrže.

Obr. Obvodová hráz

Rozdělení hrází podle půdorysného tvaru osy hráze:

·              přímé,

·              zakřivené,

·              lomené.

Obr. Půdorysný tvar hrází a) čelní přímá, b) čelní vypouklá, c) čelní vydutá, d) čelní lomená, e) nepravidelná

Materiál pro stavbu hrází

Hráze malých vodních nádrží se navrhují zásadně jako zemní.

Výběr vhodného materiálu pro stavbu zemní hráze doporučuje zpravidla inženýrsko-geologický průzkum, jehož úkolem je nalézt v blízkosti navrhované nádrže lokality vhodných zemin, určit jejich fyzikálně-mechanické vlastnosti, objemy zeminy, těžitelnost zeminy atd..

Výhodou zemníku v zátopě budoucí nádrže je skutečnost, že vytěžením zeminy se zvětší objem zásobního prostoru nádrže, pozemky v těchto místech musí být ve vlastnictví stavebníka a rekultivace zemníku po ukončení těžby je snadnější.

Zatřídění a vhodnost zemin pro stavbu hráze uvádí ČSN 75 2410 [3], která převzala rozdělení do skupin a tříd podle ČSN 73 1001 [7].

Tab.  Zatřídění zemin – Klasifikace štěrkových zemin

Tab.  Zatřídění zemin – Klasifikace písčitých zemin

Tab.  Zatřídění zemin – Klasifikace jemnozrnných zemin

Klasifikační diagram zemin s částicemi < 60 mm je uveden na obr. 13, diagram plasticity (pro částice < 0,5 mm) viz obr. 14 a mezní čáry zrnitosti zemin na obr. 15.

Obr.  Klasifikační diagram zemin s částicemi < 60 mm

Obr.  Diagram plasticity (pro částice < 0,5 mm)

Obr.  Mezní čáry zrnitosti zemin

Pro orientační určení základních charakteristik použitých zemin je možno použít tab.10. Hodnoty ve sloupcích 8, 9 a 10 platí pouze pro zeminy zhutněné na maximální objemovou hmotnost zjištěnou standardní Proctorovou zkouškou viz ČSN 72 1015 [8].

Neodpovídá-li takto zjištěná objemová hmotnost a vlhkost hodnotám ve sloupcích 4 a 5 tab. 10, je třeba mechanické vlastnosti posoudit individuálně.

Tab.  Orientační půdně mechanické vlastnosti zhutněných zemin

Informativně lze posoudit vhodnost použití zemin jednotlivých skupin do různých zón hutněných zemních hrází podle tab. 11, která platí pro orientační posouzení zemin s vlhkostí blízkou vlhkosti optimální.

Tab.  Vhodnost zemin pro různé zóny hutnění hrází

Vlastnosti zemin při výstavbě hrází

Zeminy pro těsnící část hráze a těsnící koberec musí splňovat tyto podmínky [1]:

Ø           čára zrnitosti leží v oblasti 2, popř. 1 dle obr. 15;

Ø           obsah organických látek není větší než 5 % hmotnosti;

Ø           mez tekutosti není větší než 50 %;

Ø           velikost největších ojedinělých zrn nepřesahuje 100 mm;

Ø           číslo (index) plasticity Ip u zemin třídy ML, CL, a MS je větší než 8 %.

Zeminy a jiné stavební materiály pro stabilizační části hráze mají být [3]:

·        po zhutnění propustné;

·        odolné vůči objemovým změnám vlivem počasí a průsakové vody;

·      nemají obsahovat organické látky a takové látky, které by mohly být rozpuštěny ve vodě, působit agresivně na konstrukci hráze a objektů.

Všechen materiál v tělese hráze musí být řádně zhutněn, a to nejméně:

a)    u soudržných zemin na 95 % maximální objemové hmotnosti sušiny podle standardní Proctorovy zkoušky;

b)      u sypkých (nesoudržných) zemin (materiálů) na 0,7 relativní hutnosti.

POZn: U soudržných zemin se nemá vlhkost při hutnění lišit o více než -2 % až +3 % od optimální vlhkosti podle standardní Proctorovy zkoušky.

Pro stavbu homogenních hrází obecně platí, že [2]:

Ø      jsou vhodné jílovito-písčité zeminy s obsahem 50 až 70 % písku;

Ø     nepropustné jílové zeminy jsou nevhodné, protože tyto zeminy nevhodně reagují na vlhčení a vysychání. Při vlhčení rozbřídají, zvětšují svůj objem, po vysušení se smršťují, praskají a jsou náchylné na promrzání;

Ø           zeminy nesmí obsahovat kořeny, pařezy, drny, které by vytvářely preferenční cesty pro průsak vody hrází;

Ø           zeminy v tělese hráze nesmí obsahovat organické látky, které by po vyluhování mohly působit agresivně na betonové konstrukce funkčních objektů

Návrh příčného profilu hráze

Typ hráze, její tvar, konstrukce a založení musí splňovat požadavky:

·filtrační stability hráze a podloží s bezpečným a kontrolovatelným odvedením průsakové vody;

·statické a deformační stability jednotlivých částí i celku včetně podloží;

·potřebné vodotěsnosti nádrže;

·bezpečnosti proti přelití a porušení hráze;

·životnosti díla.

Zemní hráze se navrhují v závislosti na použitém materiálu buď jako homogenní (viz obr. 16) nebo nehomogenní

Obr.  Homogenní hráz na nepropustném podloží [3]

Obr. Nehomogenní hráz se středovým těsněním [3]

Zemní hráze malých vodních nádrží mají zásadně lichoběžníkový příčný profil (jednoduchý nebo složený).

Šířka a převýšení koruny hráze

Šířka koruny hráze, po níž je vedena komunikace, je dána návrhovými prvky této komunikace [4].

Není-li vedena po koruně hráze trvalá komunikace, musí být volná šířka koruny min. 3,5 m, což umožňuje občasný pojezd vozidel pro údržbu a provoz (požární vozidla, výlov rybochovné nádrže, údržba hráze apod.).

U hrází vyšších než 5 m nesmí však ani v tomto případě být šířka koruny hráze menší než 3,0 m.

Převýšení koruny hráze nad max. hladinu při návrhovém průtoku (Q100, výjimečně Q50, Q20) se posuzuje na základě výše uvedených okolností:

·             vlivu větrových vln;

·             typu a konstrukčního řešení hráze z hlediska odolnosti proti přelití;

·             konstrukčního řešení a umístění těsnícího prvku hráze;

·             předpokládaného sedání těles hráze a podloží.

Pro určení vlivu větrových vln se postupuje dle ČSN 75 0255 [5]. Pro usnadnění aplikace normy je možno použít [3].

Tab.  Výška větrových vln

sklon svahů zemní hráze

Sklon svahů zemní hráze závisí na druhu použité zeminy.

Pro návrh sklonů vzdušního a návodního svahu hráze lze použít údajů uvedených v tab. 13., pokud jsou splněny následující požadavky:

Ø      těleso hráze i podloží jsou řádně odvodněny;

Ø      materiál v tělese hráze je dokonale hutněn;

Ø     smyková pevnost v podloží hráze po nasycení vodou není menší než smyková pevnost materiálu v tělese hráze v zónách D, B, C, E viz obr. 17;

Ø    návodní svah je vystaven náhlému poklesu hladiny vody v nádrži většímu než 0,15 m za den. Není-li návodní svah vystaven takovémuto poklesu hladiny, je možno zvýšit sklon oproti hodnotě 1 : x (uvedené v tab. 13) na hodnotu 1:(x-0,5).

Tab. Orientační sklony svahů zemních hrází [1]

Pokud nejsou splněny výše uvedené předpoklady, je nutno posoudit stabilitu svahů hráze vhodnou metodou dle ČSN 73 6850 [6] (např. metoda Pettersonova nebo Bishopova).

návrh těsnícího prvku hráze

Doporučená šířka těsnícího prvku je (0,25 až 1,0) Z, kde Z je výška hráze nad uvažovanou úrovní (viz obr. 17).

Nejmenší šířka těsnícího prvku v koruně hráze je 1,5 m, z hlediska technologie provádění 3,0 m.

Pokud tvoří spodní část těsnícího prvku zavazovací ostruhu, je účelné zavázat tuto část těsnění až do neporušených vrstev nepropustných zemin, minimálně však na hloubku 0,5 m.

Šířka zavazovací ostruhy v úrovni založení má být rovna 0,5 m výšky hráze (Z), minimální šířka z důvodů použití hutnících prostředků je 3,0 m [2].

Tloušťka předloženého návodního koberce nemá být menší než 0,1 hloubky vody v nádrži, avšak min. tloušťka je 0,6 m.

Těsnění z umělých materiálů (např. asfaltobeton, plastové fólie) se zavazuje do podloží těsnícím prvkem, tvořeným zpravidla zavazovací betonovou zídkou, do níž je těsnící prvek zapuštěn.

návrh patního drénu

Patní drén slouží k bezpečnému odvedení prosáklé vody hrází nebo jejím podložím.

Patní drén je umístěn u paty vzdušního svahu hráze.

Vlastní těleso patního drénu je tvořeno silně propustným materiálem (makadam, hrubozrnný štěrk, lomový kámen).

Soustředěná prosáknutá voda v patním drénu se odvádí drenážními trubkami (z poloděrované kameniny, PVC DN 200 mm), umístěnými v tělese patního drénu a vyústěnými do koryta pod hrází. Je účelné, aby v místě vyústění drenážního potrubí do toku pod hrází potrubí přesahovalo líc zídek 0,05 až 0,10 m pro možnost objemového měření průsaku hrází. Z důvodů možného mechanického poškození přesahujících drenážních trub se doporučuje poslední úsek drenážního potrubí v délce 0,5 až 1,0 m nahradit ocelovou troubou stejného průměru.

Rozměry patního drénu je nutno přizpůsobit rozměrům hráze a výsledkům výpočtu průběhu depresní křivky.

Patní drén musí zajistit, aby nejmenší vzdálenost depresní křivky od vzdušního svahu hráze nebyla menší než hloubka promrzání (0,8 až 1,0 m).

opevnění návodního líce hráze

Opevnění návodního líce se provádí od koruny hráze alespoň 0,8 m pod hladinu stálého nadržení.

Opevnění návodního líce musí být:

Ø         stabilní vůči působení tlaku vody vytékající z tělesa hráze při poklesu hladiny vody v nádrži;

Ø         stabilní vůči usmyknutí po svahu;

Ø         odolné vůči případným agresivním účinkům vody v nádrži.

Opevnění musí být zavázáno do svahů údolí. Opevnění dlažbou je nutno opřít o kamenný nebo betonový práh, který však nesmí bránit vytékání vody z drenážní vrstvy pod dlažbou při poklesu hladiny. Schéma opevnění návodního líce viz obr. 18.

U suchých retenčních nádrží (poldrů), které se plní pouze za povodní a na krátkou dobu, postačí opevnění návodního líce hráze řádně provedeným a pravidelně udržovaným travním porostem.

Obr. Schéma opevnění návodního svahu hráze; a) makadamem, b) betonovou dlažbou,     c) kombinací makadamu a kamenné dlažby; 1 – makadam, 2 – filtr, 3- betonová dlažba,               4 – kamenná dlažba

opevnění vzdušního líce hráze

Opevnění vzdušního líce hráze se navrhuje podle materiálu vzdušní části hráze tak, aby chránilo svah hráze proti srážkové a povětrnostní erozi.

Obvykle postačí ochrana travním porostem, který je nutno udržovat pravidelným sečením popř. mulčováním.

Na základě místních podmínek se opevní i přilehlé údolní svahy, zejména úžlabí mezi hrází a údolním svahem.

Výsadba dřevin (keřů a stromů) na vzdušním líci hráze se navrhne podle:

·             funkce nádrže,

·           požadavků na začlenění nádrže do krajiny a musí odpovídat přirozenému vegetačnímu stupni.

Porost nesmí nepříznivě ovlivnit stabilitu hráze, funkci drénů a bránit při kontrole hráze.

Založení hráze

Způsobu a hloubce založení hráze do podloží je nutno věnovat zvýšenou pozornost vzhledem k tomu, že by mohlo tímto místem docházet k průsakům vody pod hrází, při vyšších průsacích i k vyplavování částic zeminy což by vedlo k postupnému vytváření preferenčních cest proudění, kaveren, s možností případné destrukce přehradního tělesa [2].

Hloubka založení se stanoví na základě výsledků geologického průzkumu.

Před zahájením výstavby je nutno připravit vhodným způsobem základovou spáru, tj. odstranit z celého půdorysu hráze stromy, keře, drnovou vrstvu, orniční vrstvu, kořeny vegetace.

Základová spára se potom urovná, upraví a zhutní, pokud není předepsáno jinak stejným způsobem, jaký je stanoven pro výše ležící vrstvy hráze.

Místa ve kterých by nebylo možné sypaninu dostatečně zhutnit (prohlubně, poruchy, dutiny apod.), se vyplní jiným vhodným materiálem zpravidla betonem.

Patní drény a drenážní systém v základové spáře se musí provést před zahájením sypání hráze, pokud není stanoveno jinak.

Základová spára v místě zemního těsnění a homogenní hráze musí být před navážením první vrstvy těsnící zeminy vlhká, ale bez stojící vody v prohlubních, aby bylo dosaženo dobrého spojení násypu s podložím a zabránilo se vytváření průsakových cest.

Rozpojuje-li se hornina trhavinami, musí se v blízkosti základové spáry postupovat tak, aby nedošlo k jejímu porušení. Posledních 0,5 m nad základovou spárou se rozpojuje a odtěžuje ručně, popřípadě v kombinaci s vhodnými mechanizačními prostředky, avšak bez použití trhavin.

Návrh výšky hráze

Celková výška hráze je dána vztahem:

 ,kde                                                                              (30)

Hcel.      - celková výška hráze od paty po korunu;

Hzh       - hloubka založení hráze;

Hzp       - hloubka zásobního prostoru nádrže;

Hrp       - hloubka retenčního prostoru nádrže;

Hbpk      - bezpečnostní převýšení koruny hráze nad maximální hladinu vody v nádrži.

Bezpečnostní převýšení koruny hráze nad max. hladinu vody v nádrži má zajistit, aby při průchodu návrhové povodně nedocházelo k výběhu vln na korunu hráze.

Největší hodnota převýšení koruny hráze nad max. hladinu je u malých nádrží navrhována 0,6 m [2].

Zásady návrhu filtrů

Filtry se zřizují v místech, kde by v tělese hráze a na jeho styku s podložím mohlo docházet vlivem prosakující vody, vlnobitím a kolísáním hladiny v nádrži k vyplavování částic zeminy.

Filtry se tedy zásadně navrhují:

Ø         na styku těsnícího jádra se sousedními částmi hráze,

Ø         kolem drenážních prvků,

Ø         pod opevněním návodního svahu hráze,

Ø         na styku tělesa hráze s podložím.

Materiál filtrů

Filtry se navrhují z přírodních nebo umělých materiálů.

Častější jsou materiály přírodní, kde se používají tříděné i netříděné písky a štěrkopísky nebo drcené kamenivo. Výše uvedený přírodní materiál nesmí obsahovat více než 5 % částic pod 0,063 mm.

Křivky zrnitosti filtru a chráněné zeminy by měly být přibližně rovnoběžné a to hlavně v oblasti jemných částic.

Kritéria dle ČSN 75 2410 pro návrh filtračních vrstev:

a)           u materiálů stejnozrnných, jejichž číslo stejnozrnitosti  je menší nebo rovno 5,

                                                                                                                      (31)

b)           u materiálů nestejnozrnných, jejichž číslo stejnozrnitosti U je větší než 5.

1.             s částicemi zaoblenými

                                                                                                      (32)

                                                                                                      (33)

2.             s částicemi ostrohrannými

                                                                                                      (34)

        , kde                                                                                      (35)

z          - chráněná zemina (u vícevrstevných filtrů vždy jemnější z uvažovaných materiálů);

f           - materiál filtru (u vícevrstevných filtrů vždy hrubší z obou uvažovaných materiálů);

dm        - průměr zrna, odpovídající na čáře zrnitosti m % celkové hmotnosti.

U materiálů filtračních vrstev okolo perforovaných trub by mělo být splněno kritérium:

                                                                                                                           (36)

Tloušťka jednotlivých vrstev filtru musí být min. 0,20 m, u obsypů perforovaných trub 0,10 m.

Návrh geotextilních filtrů se řídí dle ČSN P 75 2002 [9].

Geotextilní filtry se nedoporučuje používat na obvodu patního drénu, jelikož by mohlo po určité době dojít k zanesení jejich filtračních otvorů a tím ke snížení nebo likvidaci funkce patního drénu.¨

Výpustná zařízení

Výpustná zařízení účelových vodohospodářských nádrží slouží k regulovanému vypouštění vody z nádrže za všech situací popř. dle potřeby aby bylo možno vypustit vodu z nádrže v požadovaném čase.

Výpustné zařízení umísťujeme obvykle do nejnižšího místa nádrže, aby bylo možno nádrž zcela vypustit a odvodnit.

Každé nádrže o objemu ovladatelného prostoru větším než 1 mil. m3 mají být vybaveny dvěma výpustmi. Jako druhá výpust může sloužit i odběrné zařízení (pro závlahy, energetické účely aj.), kterým lze vypouštět vodu do toku pod nádrží.

Každé výpustné zařízení se skládá z:

·             uzavíracího prvku,

·             zařízení pro odvedení vody

Podle konstrukčního uspořádání rozdělujeme výpusti na:

Ø         otevřené,

Ø         trubní.

Otevřené výpusti

Otevřené výpusti tvoří železobetonové nebo kamenné žlaby, jejichž dno odpovídá úrovni nejnižšího místa nádrže.

Stěny jsou budovány na celou výšku hráze, pokud je po koruně vedena vozovka nebo cesta pro pěší, je nutno odpad v místě koruny hráze přemostit nebo překlenout lávkou.

Hradící zařízení otevřených výpustí tvoří:

Ø         stavidla,

Ø         segmentové uzávěry,

Ø         klapkové uzávěry.

Pozn. Větší otevřené výpusti je možno rozčlenit na pole.

Hradící prvek dosedá na dno žlabu a horní hrana hradící konstrukce odpovídá úrovni hladiny zásobního prostoru viz obr. 19.

Za hradící prvek se vkládají rozrážeče, popř. vývar na tlumení kinetické energie vytékající vody viz obr. 20.

Otevřené výpusti se používají obvykle do výšky 4 m.

Výtok vody pod stavidlem je možno vypočíst ze vztahu [1]:

 , kde                                                                               (37)

        - výtokový součinitel ( pro otvor bez prahu, pro otvor s přelivnou hranou)

 kde                                                                                                         (38)

       - hloubka vody před stavidlem;

     - výška a šířka výpustného otvoru;

         - součinitel vertikální kontrakce podle Žurovského [1], viz tab. 14.

Tab.  Součinitel vertikální kontrakce

 

a/H

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

ε

0,615

0,619

0,625

0,633

0,645

0,661

0,690

Obr. Uspořádání stavidlové výpusti vhodné pro vyšší hráze

Obr.  Uspořádání jednoduché stavidlové výpusti

Doplňující zařízení otevřených výpustí jsou česlové stěny, chránící výpust jednak před zanesením plovoucími předměty, jednak bránící úniku ryb z nádrže při jejím vypouštění viz obr. 19.

trubní výpusti

Se používají k vypouštění vody z nádrže potrubím zabudovaným do nejnižšího místa hráze.

Trubní výpusti se skládají z:

Ø         uzavíracího prvku,

Ø         výpustného potrubí,

Ø         zařízení na tlumení kinetické energie vytékající vody.

Uzávěr se přednostně navrhuje na návodní straně hráze, výjimečně na vzdušné straně hráze.

Podle typu uzavíracího mechanismu můžeme trubní výpusti rozdělit na:

·             lopatové a šikmé stavidlové uzávěry (viz obr. 21);

·             čepové uzávěry (viz obr. 22);

·             šoupátkové uzávěry (viz obr. 23, 24)

·             stavidlové uzávěry a plochá kanalizační šoupátka (viz obr. 25);

·             segmentové a speciální uzávěry;

·             požeráky (viz obr. 26, 27).

Obr. Schéma šikmého stavidlového uzávěru na rybniční výpusti

Lopatové uzávěry patří mezi nejstarší typy uzávěrů.

Skládají se z:

Ø         vlastní lopaty,

Ø         táhla ovládaného kovovým nebo dřevěným šroubem,

Ø         vodících lišt.

Lopatový závěr bývá často nahrazen modernějším stavidlovým uzávěrem viz obr. 21.

Obr. Schéma čepového uzávěru

Čepové uzávěry  (viz obr. 22) jsou již druhým historickým typem uzávěru.

Zvedání a spouštění zajišťuje zvon.

Při zvedání se zvon plní vzduchem a vytlačuje z něj vodu, zvon působí jako plovák, pozvedne čep a tak umožní výtok.

K poklesu dojde při zavodnění zvonu; se zvonem spojený čep dosedne na výtokový otvor a uzavře jej.

Obr. Uspořádání výpusti vybavené regulačním šoupátkovým uzávěrem na návodní straně

Šoupátkové uzávěry (viz obr. 23) patří k často používaným uzávěrům. Je možno je umístit na návodní i vzdušní straně hráze.

Přírubová šoupátka jsou vhodná jako uzávěr výpustí pro nádrže, kde je třeba citlivě regulovat odtok vody z nádrže.

Obr.  Schéma výpusti šoupátkovým uzávěrem na vzdušní straně

Z obr. 24 je patrné, že vtok do trubní výpusti je chráněn česlemi a šoupátko je umístěno na vzdušní straně hráze.

Umístění šoupátka na vzdušní straně hráze je u nás dovoleno používat pouze u malých vodních nádrží.

K přívodu vody použijeme ocelové potrubí. Kolmo na potrubí přivaříme ocelové manžety, které zamezí případnému průsaku vody podél hladné stěny ocelového potrubí.

Energii vytékající vody tlumíme rozrážeči nebo ve vývaru.

Obr.  Schéma výpustného objektu s plochým kanalizačním šoupátkem; 1 – nádrž,               2 – hlavní rybniční stoka, 3 – česle, 4 – provizorní hrazení, 5 – výpustný objekt s kanalizačním šoupátkem, 6 – lávka, 7 – výpustné potrubí, 8 – vývar

Plochý kanalizační šoupátkový uzávěr (viz obr. 25) se pohybuje ve vodících drážkách a u malých průměrů uzávěrů je pohyb zajištěn ocelovým táhlem, u uzávěrů větších průměrů šroubovou tyčí.

Před uzávěr umístíme česle a provizorní hrazení. Mezi provizorním hrazením a česlemi musí být zajištěn dostatečný prostor pro montáž.

Průtok vody výpustným zařízením se navrhuje s volnou hladinou.

Obr.  Schéma výpustného zařízení se stavidlovým uzávěrem

Stavidlové uzávěry trubních výpustí (viz obr. 26) se používají za stejných okolností jako šoupátkové uzávěry.

Stavidlový uzávěr se zhotovuje z dubových desek.

Manipulaci se stavidlem umožňuje táhlo, popř. táhla, cévové a šroubové tyče s příslušným zvedacím mechanismem.

Nejpoužívanějším typem trubních výpustí je požerák, zvaný též kbel nebo mnich.

Vlastní konstrukci požeráku tvoří:

Ø      skříňová konstrukce z betonu, železobetonu, oceli a dřeva;

Ø     dlužová stěna – uzávěr u požerákových výpustí; Dluže jsou dřevěné fošny výšky      0,15 – 0,20 m, které se volně zasouvají do ocelových drážek, upevněných na vnitřní straně šachty požeráku.

Prázdnění nádrže nebo změna hladiny vody v nádrži se docílí postupným vyhrazováním dluží z koruny požeráku.

Pro zabezpečení požerákové výpusti před nežádoucí manipulaci se dlužemi, je koruna požeráku opatřena uzamykatelným ocelovým nebo dřevěným poklopem.

Přístup na korunu požeráku z hráze je zajištěn po dřevěné nebo ocelové lávce se zábradlím.

Podle konstrukčního uspořádání se požeráky dělí na (obr. 27):

·             otevřené požeráky s jednou dlužovou stěnou;

·             otevřené požeráky se dvěma dlužovými stěnami;

·             otevřené požeráky se třemi dlužovými stěnami;

·             polozavřený požerák s jednou nebo dvěma dlužovými stěnami;

·             uzavřený požerák s jednou nebo dvěma dlužovými stěnami;

·             kombinovaný požerák s dlužovými stěnami a kanalizačním šoupátkem nebo stavidlovým uzávěrem.

Obr.  Požeráky: a) otevřený jednoduchý, b) zavřený jednoduchý, c) otevřený dvojitý,       d) otevřený jednoduchý zdvojený, e) zavřený dvojitý zdvojený, f) otevřený dvojitý zdvojený

Otevřený požerák s jednou dlužovou stěnou umožňuje výhradně vypouštění vody od hladiny a navrhují se pro nejmenší nádrže.

Otevřený požerák s dvojitou dlužovou stěnou umožňuje odběr vody od hladiny, ale i ode dna.

V případě odběru vody ode dna je v dolní části první dlužové stěny osazena místo dluží česlová stěna, jejíž rám je zasunut do drážek pro dluže. Voda protékající česlovou stěnou  stoupá vzhůru a přepadá přes horní hranu druhé česlové stěny.

V případě, že je účelné vypouštět vodu od hladiny, nahradí se česlová stěna dlužemi a voda přepadá přes horní hranu obou dlužových stěn.

Abychom zamezili průsaku mezi jednotlivými dlužemi (snížili ztrátu vody ze zásobního prostoru) je možno prostor mezi dlužovými stěnami vyplnit těsnícím materiálem (jíl, popel, mech), který ztráty průsakem sníží nebo zcela odstraní.

Obr.  Uspořádání základních typů požerákových výpustí; 1 – rybník, 2 – dlužová stěna,     3 – česle, 4 – požerák, 5 – dlužová stěna, 6 – odpad, 7 výpust, 8 – hráz, 9 – provizorní hrazení

Otevřený požerák s trojitou dlužovou stěnou (obr. 28c) má obdobný účel jako otevřený požerák se dvěma dlužovými stěnami. Umožňuje odběr vody ode dna nádrže s osazením česlí do první dlužové stěny.

Polouzavřený požerák (obr. 28 d) je staticky výhodnější, protože v dolní části tvoří uzavřený rám. Čelní stěna požeráku tvoří z poloviny s vlastním požerákem  jednu konstrukci; v horní části – v rozsahu kolísání hladiny – je dlužová stěna, která po vyjmutí dluže umožní odběr vody z hladiny.

U nádrží vyšších než 3 m navrhujeme kombinované požeráky s výpustí (obr. 28 e, f). U první (obr. 28 e) se používá kanalizační šoupátko, u druhé (obr. 28f) stavidlo. Střední přepážku tvoří v dolní části pevná stěna v horní části dluže.

Umístění požeráku

Požeráky umísťujeme do nejhlubšího místa nádrže, abychom jimi zajistili úplné vypuštění nádrže.

Požerák bývá osazen buď v návodním svahu hráze (viz obr. 29) nebo v patě návodního svahu.

Obr.  Umístění požeráku v návodním svahu hráze

Odpadní potrubí

Odpadní potrubí od výpusti má být navrženo tak, aby provedlo nejvyšší možný průtok beztlakově.

Toho je možno dosáhnout:

·      návrhem průměru odpadního potrubí tak, aby při nejvyšším možném průtoku byl zajištěn beztlakový průtok;

·       použitím technické úpravy zmenšením průtočného profilu na vtoku do odpadního potrubí.

POZn. Změnou hydraulického režimu proudění v potrubí dochází ke strhávání vzduchu ze šachty požeráku do odpadního potrubí. Tato vzduchová jádra mohou způsobovat dynamické rázy v odpadním potrubí. Pro zabránění vzniku tohoto jevu je účelné navrhnout do vtoku do odpadního potrubí zaústění trubky DN 150 až 200, která vyúsťuje nad max. hladinu vody v nádrži. Touto trubkou pak může unikat vzduch.

V současné době se odpadní potrubí navrhuje z:

Ø         betonových trub,

Ø         železobetonových trub,

Ø         ocelových trub.

Odpadní potrubí se ukládá na desku z podkladního betonu a je chráněno železobetonem (viz obr. 30).

Obr.  Obetonování výpustného potrubí – příklad pro DN 1400; a) podkladový beton, b) železobeton, c) betonová trouba

Velice důležitým prvkem výpustného zařízení je spoj vlastní šachty výpusti s odpadním potrubím.

Různé zatížení obou konstrukcí může způsobovat rozdílné sedání a tuhé spojení obou prvků by způsobilo popraskání spoje a vznik nebezpečných průsakových drah.

Pružnost napojení u betonových požeráků s betonovým nebo ocelovým odpadním potrubím se dociluje oddělením obou částí dilatační spárou. Těsnění dilatační spáry je zajištěno pruhem gumy nebo jinou vhodnou hmotou.

Nejmenší průměr výpusti je DN 300.

Pokud nádrž není vybavena dvěma výpustmi, z nichž alespoň jedna umožňuje dostatečně citlivou regulaci průtoku, navrhne se pro vypouštění zaručených odtoků speciální výpustné zařízení s přiměřenou kapacitou. Tímto zařízením může být:

Ø         samostatná výpust,

Ø         odbočka ze spodní výpusti nebo odběrného zařízení,

Ø         úprava dluží v požeráku apod..

Každá výpust musí být opatřena nejméně jedním uzávěrem, použitelným za všech stavů v nádrži a umožňující regulaci průtoků, a dalším uzávěrem (revizním, provizorním), kterým lze vtok do výpusti spolehlivě a bezpečně zahradit při poruchách provozního uzávěru.

Před vtoky do výpustí se umísťují česle. Z hlediska údržby se doporučuje používat rámové česle. Drážky pro osazení rámových česlí lze využít pro osazení revizního nebo provizorního uzávěru.

Rozteč česlic, pokud není dána zvláštními požadavky (např. rybochovné účely apod.) se určí v závislosti na nejmenším vnitřním rozměru výpusti dle tab. 15.

Tab.  Rozteč česlic podle rozměru výpusti [3]

Rozměr (světlost) výpusti (mm)

Rozteč česlic (mm)

do 500

60

500 až 800

90

nad 800

120

Literatura:

[1]        ŠALEK, J., MIKA, Z., TRESOVÁ, A.: Rybníky a účelové nádrže. SNTL Praha 1989.

[2]        Vrána, K., Beran, J.: Rybníky a účelové nádrže. Skriptum ČVUT Praha. 1998, 150 s.

[3]       ČSN 75 2410 Malé vodní nádrže

[4]       ČSN 73 6101 Projektování silnic a dálnic

[5]        ČSN 75 0255 Výpočet účinků vln na stavby na vodních nádržích a zdržích

[6]        ČSN 73 6850 Sypané přehradní hráze

[7]        ČSN 73 1001 Základová půda pod plošnými základy

[8]        ČSN 72 1015 Laboratorní stanovení hutnitelnosti zemin.

[9]        ČSN P 75 2002 Geotextilní filtry hydrotechnických staveb.

[10]      ČSN 75 7143 Jakost vod. Jakost vody pro závlahu.

[11]      Vrána, K.: Rybníky a účelové nádrže, příklady. Skriptum ČVUT Praha, 1998, 91 s.

[12]      Bém, J., jičínský, K.: Hydraulika v příkladech. Ediční středisko ČVUT, Praha, 1982.

[13]      Kasprzak, K.: Vliv odvodňování zamokřených půd na zájmy vodního hospodářství. In: Regulace vláhových poměrů v horských a podhorských oblastech ČSSR. Praha, ČSAZ 1984, č. 72, s. 51-63.

[14]      LEMBÁK, M. a VÁCLAVÍK, V. Úprava a využití hlušinového odvalového materiálu při výstavbě hrází včetně na poddolovaném území. In Současnost a perspektiva těžby a úpravy nerudných surovin III.. Ostrava : VŠB - TU Ostrava, 2005.vol. III., s. 37-46.

[15]      Vyhláška č. 428/2001 Sb., kterou se provádí zákon č. 274/2001 Sb., a o vodovodech kanalizacích pro veřejnou potřebu a o změně některých zákonů (zákon o vodovodech a kanalizacích).

[16]     TNV 75 2920 Provozní řády vodních děl.

[17]      Protierozní ochrana zemědělských pozemků, technické doporučení, Hydroprojekt a.s., Praha, 1997.

[18]      Ehrlich, P., Zuna, J., Novák, L., Šlechta, V., Křovák, F.: Revitalizační úpravy potoků – objekty, metodika 14/94, VÚMOP Praha, 1994.

[19]      Směrnice 76/160/EHS Směrnice EU o vodách ke koupání.

[20]      Pravidla České republiky – Ministerstva zemědělství č.j. 5106/2006 – 16000 k poskytování a čerpání přímých dotací vodnímu hospodářství a způsobu kontroly jejich použití.

[21]     www.hydroprojekt.cz