13. Projektování úprav toků

13.        Projektování úprav toků

13.1        Přípravné práce

každý návrh úpravy toku je dopředu vymezen stanoveným účelem. Pro vypracování návrhu na úpravu toku je třeba opatřit všechny dostupné směrodatné a rozhodující údaje a podklady a provést potřebné průzkumné práce. Rozsah, množství a často i kvalita podkladů závisí na rozsahu a složitosti problému, který je třeba vyřešit. Mezi základní podklady patří:

  • územně plánovací dokumentace oblasti a sídelních útvarů,
  • vodohospodářská studie dané oblasti a hydrotechnické schéma povodí,
  • zemědělsko výrobní podklady, plán zaměření rostlinné výroby, podklady o organizaci půdního fondu,
  • projektová dokumentace úprav toku a jeho přítoků provedených a připravovaných nevodohospodářskými organizacemi a institucemi a staveb jiných inženýrských oborů v zájmovém území,
  • dokumentace vodních děl a zařízení na toku v dotčeném úseku,
  • údaje o záplavách a úkazech vyskytujících se za povodní, údaje o sídlištích, komunikacích, průmyslových, energetických a zemědělských podnicích,
  • údaje o biologické skladbě krajiny,
  • údaje ochráněných částech přírody a památkových objektech,
  • další dostupné národohospodářské informace a podklady všeho druhu z okolí toku.

 

V rámci přípravných prací se provede prohlídka zájmové oblasti jejímž účelem je zjištění charakteru a stavu toku (stav koryta, výskyt štěrkových lavic, nánosů, kultur a objektů v inundačním území, stav a funkce objektů na toku a podél toku, značky povodňových hladin, jakost vody v toku, chráněné části přírody a kulturní hodnotné objekty, studny v území dotčeném úpravou apod.). současně se stanoví v hrubých rysech způsob a rozsah úprav, které bude třeba uskutečnit. Na základě toho se rozhodne, jaké průzkumné a zaměřovací práce bude třeba provést a v jakém rozsahu. Před zajištěním průzkumných prací je nutno využít výsledků všech dosud provedených obdobných průzkumů evidovaných příslušnými organizacemi a navazovat na ně. Zároveň se získávají informace na místě, jako jsou údaje pamětníků, záznamy v kronikách apod. na základě všech skutečností zjištěných při prohlídce se zhruba odhadnou náklady na úpravu. Prohlídku provádí vodohospodářský odborník nebo skupina za účasti zástupců zainteresovaných stran. Na závěr prohlídky se zapíše zápis, který je jedním z výchozích podkladů pro další postup.

Návrh na provedení průzkumných prací se zpracuje na základě podkladů pro návrh úpravy toku, prohlídky zájmové oblasti, dosud provedených průzkumů v zájmové oblasti, významu, účelu ekonomickému dopadu a velikosti úpravy.

Průzkumné práce podle potřeby zahrnují:

  • zaměření toku, inundačního území, nadzemních i podzemních objektů, hranic jednotlivých druhů kultur a zástavby atd.,
  • hydrologický průzkum pro současný a budoucí stav v povodí,
  • vyšetření splaveninového režimu na vlastním toku i na přítocích,
  • geologický, hydrogeologický a pedologický průzkum,
  • biologický průzkum (okolní vegetace, zarůstání koryta, rybářství),
  • průzkumy pro ekonomické rozbory,
  • ostatní průzkumy směrodatné pro řešení úpravy,
  • jakost vody.

13.1.1        Geodetické podklady           12 E)

slouží k poznání současného polohového i výškového umístění vodního toku i objektů v terénu, ke stanovení základních geometrických charakteristik toku i jeho koryta, jako jsou délky a poloměry oblouků a délky přímých úseků současného koryta, hloubky a šířka koryta, velikost a tvar příčných profilů současného koryta atd. Kromě toho slouží jako pracovní podklad pro návrh polohového a výškového umístění nového koryta do terénu.

Měřičský elaborát a geodetické podklady tvoří zejména mapy různých měřítek a výsledky doplňkových polohopisných a výškopisných měření. Podle podrobnosti zpracování používáme obvykle pro přípravnou dokumentaci měřítko 1:25 000, 1:10 000 a 1:5 000; pro projekt pak měřítka ne menší než 1:5 000 (1:2 000, 1 000, 500). Mapy měřítek 1:2 880 se pro zpracování projektové dokumentace příliš nehodí, neboť jsou zejména výškově málo přesné a vzhledem k delšímu časovému odstupu od jejich zhotovení už někdy neodpovídají ani polohopisně současnosti. Doplňkovým podkladem je Základní VH mapa ČR 1:50 000. Kromě toho nás při vypracování návrhu úpravy toku zajímají údaje, které obvykle nabývají v běžných mapách zakresleny, jako je reliéf dna koryta, poloha hladiny při různých průtocích, tvar a poloha objektů v korytě apod. proto je téměř vždy v souvislosti s úpravou doplňujeme účelovým zaměřováním v terénu. Při větším rozsahu zaměřovacích prací je po dohodě provádí specializovaná organizace.

Pro podrobný návrh úpravy toku potřebujeme obvykle polohový nákres (situaci), podélný profil současného neupraveného koryta s vyznačením hladin při různých průtocích, podélný profil zaměřený v trase budoucí úpravy, příčné profily neupraveného toku a v trase budoucí úpravy (vzdálenost se volí tak, aby byly vystiženy všechny terénní změny), údolní profily, které se zaměřují v případě, kdy se úpravou omezují nebo vylučují záplavy.

Situaci získáváme zpravidla tachymetricky, podélný profil a příčné profily nivelací a sondováním.

13.1.2        Hydrologické podklady        12 B)

hydrologické podklady jsou základem pro vodohospodářské řešení návrhu úpravy. Zahrnují údaje o celkové vodnosti toku, o režimu vodních stavů i průtoků, zejména o extrémních hodnotách celoročních i ve vegetačním období, o důležitých hydrodynamických charakteristikách koryta (drsnost koryta), o ledových jevech s udáním míst, v nichž se tvoří ledové zácpy, o čistotě vody apod. na základě těchto údajů se potom určují návrhové hodnoty do projektu (návrhový průtok pro kapacitu koryta, návrhový průtok pro určení hranice vegetačního opevnění). Důležité je zjistit nejen údaje odpovídající současnému stavu, ale i očekávané v budoucnosti.

Vzhledem k obtížnosti a pracnosti stanovení většiny hydrologických údajů a jejich mimořádné závažnosti pro hospodárnost a bezpečnost díla si opatřuje tyto údaje projektant prostřednictvím odborné instituce ČHMÚ v Praze a jeho krajských pobočkách. Na požádání a za úhradu provádí i stanovení potřebných hodnot i na těch tocích, kde nejsou pozorování. Údaje ČHMÚ jsou směrodatné a závazné a používají se pro návrh úprav toků.

Mezi základní patří:

  • plocha povodí k uvažovanému profilu,
  • dlouhodobý úhrn srážek na povodí,
  • dlouhodobý průměrný roční průtok,
  • čára překročení průměrných denních průtoků QMd,
  • čára opakování kulminačních průtoků QN.

 

Jestliže je to potřebné, vyžádají se mimo to:

  • údaje o výskytu velkých vod v minulosti (s daty výskytu a kulminačním průtokem a délkou trvání),
  • průměrné měsíční průtoky,
  • údaje o odtokových poměrech ve vegetačním období,
  • hydrogram povodňové vlny (nejčastěji Q100,
  • údaje o zámrzu, chodu ledu a větrných a teplotních poměrech,
  • pravděpodobnost střetávání průtoků v upravovaném toku a v přítocích.

 

Hydrologické podklady jsou potřebné většinou nejen pro začátek úpravy, ale i pro profil na konci úpravy, pod i nad zaústěním přítoků apod.

Platnost hydrologických údajů je časově omezená a mohou být použity nejdéle 5 let po jejich vydání, přičemž se doporučuje platnost údajů o extrémních průtocích ověřit, i když od jejich vydání uplynulo méně než 5 let.

Hydrologický údaj jako návrhovou veličinu dáváme vždy do souvislosti s bezpečností a zároveň s náklady na úpravu toku. Jestliže přistoupíme k návrhu úpravy na základě údajů ze statistického zpracování průtoků, musíme si být vědomi, že v určitém časovém období může být několikrát překročen i návrhový průtok s malou pravděpodobností výskytu. Například pro délku období 100 let je pravděpodobnost jedno- až dvojnásobného výskytu 100letého průtoku až 56 % a pravděpodobnost, že se takový a větší průtok vůbec nevyskytne je 37 %. Jde přitom o zcela normální jevy, vzhledem na stochastickou povahu kulminačních průtoků. Proto se hodnoty N-letých průtoků nemohou brát jako návrhové hodnoty bez ohledu na třídu spolehlivosti pouze číselnou hodnotou udanou hydrologickou službou, ale vždy se musí zkoumat vliv možných hraničních hodnot na technickou, ale i ekonomickou část návrhu úpravy.

13.1.3        Geologický, hydrogeologický a pedologický průzkum

12 C) Geologické podklady tvoří údaje o geologické stavbě území. Z nich nás zajímá druh a fyzikální vlastnosti hornin, s nimiž se setkáváme při stavbě, abychom mohli:

  1. posoudit vhodnost staveniště a rozmístění objektů s ohledem na stabilitu území; zde nás zajímá především únosnost a stlačitelnost základové půdy, její propustnost, zrnitostní rozbor, úhel vnitřního tření, soudržnost apod.,
  2. zjistit vliv projektované úpravy toku na dosavadní objekty,
  3. posoudit vliv podzemní vody (jejího složení, výšky a kolísání hladiny, její množství a rychlosti, směr proudění) na projektované objekty a technologii výstavby,
  4. předběžně určit zatřídění zemin a hornin, což je nezbytné pro kalkulaci zemních prací, případně pro návrh nivelety dna projektovaného koryta,
  5. najít vhodné zdroje hornin a zemin pro stavbu např. ochranných hrází, stanovit způsob a potřebnou míru jejich zhutnění,
  6. najít vhodný zdroj přírodních hmot (kámen, štěrkopísek) pro využití na stavbě.

Tyto údaje získáváme geologickým průzkumem. Provádí jej organizace oprávněná řídit a vyhodnocovat průzkumné práce pro stavební účely v dohodě s objednavatelem.

Pro úpravy většího rozsahu, pro něž se v přípravné dokumentaci zpracovávají studie, se provádí předběžný průzkum. Ten je zejména podkladem pro výběr staveniště, volbu trasy a vyhledávání ložisek přírodních hmot. Sondy se provádějí v profilech kolmých k ose údolí, v místech předpokládaných objektů, materiálových jam a v retenčních prostorech. Jejich hloubka se řídí předpokládaným zahloubením koryta. U objektů se provedou sondy do takové hloubky, v níž je přitížení pod základem zanedbatelné, nebo v níž proudění podzemní vody pod objektem není stavbou podstatně ovlivněno. Současně s odběrem vzorků zemin se provádí odběr podzemní vody a vody z toku a posoudí se účinek vody na stavební hmoty, zejména beton a ocel. Ověří se i možnost použití vody z toku jako záměsové a ošetřovací při výrobě betonu. Provede se i rozbor vzorků vody ze studní dotčených úpravou. Vzorky zemin a hornin se uschovávají až do konečného předání stavby do provozu. Rozvrhu sondovacích prací přitom předchází studium dostupných materiálů, jako geologických, inženýrskogeologických a jiných map, archivního materiálu, zhodnocení místních zkušeností, prohlídka území. V územích, která jsou pro daný účel dostatečně prozkoumána, stačí pouze ověřovací sondování, popřípadě geofyzikální měření. V dobře prozkoumaném území může sondování pro předběžný průzkum zcela odpadnout.

Na vybraném staveništi se pak provádí podrobný průzkum. Má určit inženýrskogeologické poměry tak, aby byly spolehlivým podkladem pro bezpečný návrh a ekonomického posouzení celkového pojetí úpravy. Podrobný průzkum navazuje na předběžný průzkum a zpřesňuje ho.

 

12 D) Hydrogeologickým průzkumem získáváme obraz o výskytu a pohybu podzemních vod před provedením úpravy a v případě potřeby je podkladem pro prognózu stavu po provedení úpravy. Je nezbytný zejména tehdy, jedná-li se o úpravu, která se dotýká:

  1. širokých plochých říčních údolí, intenzivně zemědělsky obdělávaných, u nichž je důležitá optimální hladina podzemní vody vůči povrchu půdy,
  2. lázeňských míst, kde je nebezpečí, že by úpravou toku mohla být narušena vydatnost nebo kvalita minerálních pramenů,
  3. území, kde se v blízkosti vyskytují významnější vodárenské jímací objekty.

 

12 D) Pedologický průzkum se provádí v případě potřeby a zkoumají se jím fyzikální vlastnosti půdy se zřetelem na obsah vody v půdě. Je žádoucí tehdy, je-li jedním z podstatných důvodů úpravy zlepšení vodní bilance v půdě, zpravidla pro zemědělské účely.

Geologický průzkum je nutný vždy nehledě na to, jedná-li se o velkou nebo malou úpravu toku. Hydrogeologický a pedologický průzkum pro úpravy menšího rozsahu nebývá vždy nutný.

Splaveninový režim se vyšetřuje zejména na větších tocích a na štěrkonosných tocích. Určuje se ve zvolených profilech křivka zrnitosti krycí vrstvy, podložní vrstvy, velikost efektivního zrna de, úhel vnitřního tření materiálu dna, přičemž vzorky se odebírají z plochy dna 0,5 x 0,5 m až 1,0 x 1,0 m. zjišťují se místa a velikosti nánosů a výmolů a příčiny jejich vzniku. Ve zvlášť závažných případech se sestrojuje pás zrnitosti vyjádřený velikostí efektivního zrna de v podélném profilu. Místa odběrů splavenin se určí tak, aby odebrané vzorky vystihovaly složení splaveninové směsi. Doporučuje se odebírat alespoň 4 vzorky na 1 km délky upravovaného toku. Pokud by plaveniny mohly mít vliv na funkci objektů, nebo pokud by mohlo docházet k zanášení koryta, provádí se také průzkum režimu plavenin. Vyjadřuje se zrnitostní křivka, koncentrace plavenin ve zvolených příčných profilech toku, průtok plavenin apod.

13.1.4        Ostatní průzkum

v rámci přípravných prací je třeba obstarat ještě další údaje, týkající se dotčeného toku. Jsou to zejména údaje o existujících nebo plánovaných jezech, nádržích, vodních dílech, melioračních soustavách podél toku, kanalizací obcí, odběrech vody, studních, koupalištích, přístupech k vodě, mostech, kabelových a trubních vedeních atd.

ve všech případech, kdy se úpravou toku zasahuje podstatně do přírodních poměrů údolní nivy, popřípadě krajiny, v níž je upravovaný tok podstatným prvkem, a dále, jak úprava tento stav ovlivní. Předpokládá-li se negativní vliv na biologickou rovnováhu údolní nivy, navrhují se kompenzační opatření.

V závažných odůvodněných případech se provádí podle potřeby průzkum meteorologický, klimatologický, agronomický, u splavných toků se zjišťují údaje o plavbě, druhu používaných plavidel a perspektivním vývoji plavby, průzkum místních zdrojů stavebních hmot, dopravních poměrů pro dopravu stavebních hmot na staveniště, napojení staveniště na energetickou síť, možnosti odběrů užitkové a pitné vody apod.