7.        Břehové stavby

Zhotovené z vegetačních i nevegetačních materiálů. Nejjednodušším zástupcem je odkopávka, případné následné urovnání a výstavba opevnění.

7.1        Patky

Zajišťují opevnění paty svahu. Zabezpečuje spodní nejnamáhanější část svahu proti sesuvu a chrání ji před účinky proudící vody. Patka je nutná tehdy, když je opevnění svahu navrženo na vyšší návrhový průtok než dno a v oblastech zvýšeného namáhání dna u konkávních břehů. Základní rozdělení:

• Zapuštěné do dna
• Nasazené na dno
• Polozapuštěné
• Poddajné
• Pevné

Materiál: zához, rovnanina, drátokamenné matrace, haťoštěrkové stavby, zápletové plůtky, dřevěné kůly, ocelové štětovnice, beton, betonové prefabrikáty.

Poddajné patky

Jsou-li dostatečně dimenzovány, plní svoji funkci i při deformaci vlivem prohloubení dna a zároveň se dají dobře doplňovat. Dává se jim přednost.

Tuhé patky

Základová spára musí být umístěna pod úrovní očekávaného prohloubení dna. Při podemletí hrozí destrukce patky i břehového opevnění.

U některých druhů opevnění (pohozy, sítě, rohože, fólie) lze patku nahradit prodloužením opevnění do dna. Zajistí-li oporu opevnění svahu opevnění dna lze také patku vypustit.Tvar a velikost závisí na jejich zatížení a na očekávané hloubce výmolu dna a na velikosti použitého prvku. Velikost zrna se určuje metodou tečných napětí nebo nevymílacích rychlostí. Jejich odolnost do značné míry závisí na kvalitě provedení.

7.2        Začátek a konec opevnění

Opevnění dna, berem i svahů je nutno zajistit v podélném i příčném směru proti porušení proudící vodou i vodou stékající do koryta. Nejvhodnější přechod mezi nepoddajným opevněním a přirozeným materiálem koryta je pružný mezičlánek z vegetačního opevnění.

Půdorysné ukončení opevnění

Provádí se na svahu břehu pod úhlem 45°, ve dně se v dolním konci (po vodě) dělá podkovovitě, v horním konci a na bermách kolmo ke směru proudění.

Je-li přirozený materiál málo odolný a nastane nutnost opevnit svah břehu až po hladinu návrhového průtoku pro opevnění břehů, pak se opevnění prodlouží (měřeno po svahu) nad tuto hladinu při průtoku

Q < 50 m³s^-1               o 30 cm

50 < Q < 300 m³s^-1     o 40 cm

Q > 300 m³s^-1             o 50 cm

Pokud je nutno opevnit svah až po břehovou čáru, musí se opevnění prodloužit ještě minimálně o dvě tloušťky opevnění za průsečík svahu a roviny terénu.

7.3        Filtry

Zabraňují vyplavování materiálů z podloží. Velikost zrn filtru min. 5 mm, max. 80 – 90 mm. Konkrétní velikost závisí na zrnitosti pohozů, záhozů a velikosti spár opevnění. Tloušťka filtru je závislá na tloušťce vrstvy pohozu, min. 15 – 25 cm. Nejčastěji zhruba polovina tloušťky pohozu. Zrnitost filtru má splňovat následující podmínky:

Efektivní zrno podsypné vrstvy se doporučuje volit dle vztahu:

7.4        Koncentrační stavby

Používají se na větších tocích s velkým pohybem splavenin. Soustřeďují proud do užšího koryta tak, aby se vlivem zvýšené rychlosti a šroubovitého proudění postupně prohlubovalo a zanášeli se jeho odstavené části. Koncentrační stavby umožňují aby si tok s využitím vlastní síly formoval koryto.(obr. 8.77).

Podle situačního umístění rozdělujeme koncentrační stavby na:

1. příčné
   • výhony
   • traverzy
   • příčky
2. podélné.

Použití jednotlivých druhů staveb závisí na:

• cíli který sledujeme jejich vybudováním,
• charakteru vlastního toku,
• ekonomickém hledisku.

Výhony

Jsou stavby postavené napříč ke břehu, částečně přecházejí původní koryto. Cílem budování výhonů je:

• zúžit koryto toku a zkoncentrovat proud vody, a zamezit tím volnému meandrování, aby nevznikla kyneta v kynetě,
• stabilizovat proudnici zejména na splavných tocích,
• chránit a stabilizovat břeh.

Budují se ve skupinách nebo jako ojedinělé výhony (ochrana ohroženého břehu).

Nepropustné výhony

Výhon je pevně svázán s břehem tzv. kořenem výhonu. Čelo výhonu zasahuje do vodního proudu. Vlastní těleso se označuje jako trup výhonu, nejčastěji lichoběžníkového tvaru. Skládá se z koruny, protiproudové a poproudové strany.

Koruna výhonu bývá buď vodorovná, nebo klesá směrem k čelu. (1:40, 1:80).

Podle toho jaký úhel výhony svírají s proudnicí toku rozeznáváme:

1. normální - postavené kolmo na proudnici a = 90°,
2. inklinální - postavené šikmo proti proudnici a > 90°,
3. deklinální - postavené šikmo po proudnici a < 90°, obr 8.80.

Propustné výhony

Na nížinných tocích s pohybem jemného písčitého materiálu. Bývají z různého materiálu. Nejjednodušší a nejlevnější jsou pružné propustné výhony budované z vrcholů stromů. Dále mohou být budované z pilot, železobetonových konstrukcí, síťové plovoucí výhony.

Propustné výhony plní ochrannou funkci tak jako nepropustné, ale mají proti nim určité přednosti:

• nepředstavují pro pohyb vody hydraulicky natolik významnou překážku, netvoří se za nimi takové vírové oblasti, které způsobují vymílaní břehů.
• část průtoku prochází výhonem, nedochází k takové koncentraci proudu a zvětšení rychlosti - u čela jsou menší výmoly,
• lze využít mechanizaci a prefabrikované prvky.

Traverzy a příčky

Mezi podélnou stavbu a přirozený břeh se postaví napříč korytem příčné stavby - traverzy. Zpomalují proud vody, případně ho úplně zastaví a podporují ukládání splaveninového materiálu mezi podélnou stavbou a starým břehem. Podélná stavba může být budovaná záměrně i přerušovaně. Rozmístění otvorů v podélné stavbě závisí na druhu traverz, tyto se budují v úrovni podélné stavby s mírným stoupáním směrem ke starému břehu, tehdy jsou traverzy přelévané, nebo jsou vyvedené až nad hladinu velké vody, tedy jsou nepřelévané. (obr. 8.107, 8.108). Ve druhém případě se vytvoří jednotlivá pole, kde každé dostává čerstvou vodu nasycenou splaveninami - naplavování je účinnější.

Příčky (závěry) jsou příčné stavby vybudované napříč ramen toku, která chceme odstavit. Závěrou se nazývá první stavba v soustavě příček, která odděluje rameno od hlavního toku. Vzdálenost příček musí být taková, aby dolní příčka vzdouvala vodu až k nejbližší horní příčce a vytvářela tak pod ní vodní polštář, který ji chrání před dynamickými účinky proudu na poproudé straně.

Podélné stavby

Pevné podélné stavby

Dlouhá hrázová tělesa nebo jiné podélné konstrukce, které vycházejí ze starých vyšších břehů a jdou v trase budoucích břehových čar, tedy vytvářejí břehovou čáru nového koryta.

Funkcí podélných staveb je koncentrovat vodu do užšího koryta tak aby voda podél nich staré koryto postupně prohlubovala a materiál, který se dostane do pohybu se usazoval v odstavených částech koryta. Na míře koncentrace proudu závisí na jedné straně rychlost a intenzita prohlubování koryta a na druhé straně usazování materiálu za stavbami.

Příklady podélných staveb obr. 8.118, 8.119.

Pohyblivé podélné stavby

Slouží k ukládání splavenin mezi požadovanou břehovou čárou a přirozeným břehem. Nejsou definitivní stavbou, ale jen prostředkem k dosáhnutí pozvolného vývoje normálního profilu a k vytvoření pravidelných břehových čar a to prohlubováním nového koryta, nebo zanášením části koryta nánosy. Po vytvoření nového koryta je třeba břehy definitivně vybudovat a opevnit.Obr. 8.120, 8.121, 8.122.

7.5        Usměrňovací soustavy na tocích

Orientované prostorové trojrozměrné proudění vody vyvolané překážkou proudu označujeme jako příčnou cirkulaci, šroubové proudění nebo příčné proudění. Transport splavenin probíhá od konkávního břehu, kde se tvoří výmol ke konvexnímu, kde vzniká nános. To je důsledkem šroubového pohybu vody, což vedlo ke snaze uměle vyvolat prostorové proudění, které by pomáhalo udržovat nebo dokonce vytvořit požadovaný tvar dna koryta.

Umělou překážku usměrňující pohyb proudových vláken označujeme jako usměrňovač. Pro usměrnění větší šířky proudu sdružujeme usměrňovače do usměrňovacích soustav. Základním prvkem je jednoduchý usměrňovač svisle umístěný v určitém odklonu od směru proudnice v povrchové nebo spodní vrstvě vody. Usměrňovač vyvolá podélný vír v celé hloubce vody h a v šířce b rovnající se 1 až 1,2h. Intenzita šroubového pohybu postupně slábne se vzdáleností a ve vzdálenosti 10 až 20h šroubový pohyb prakticky zaniká.

K dosažení maximálního účinku mají být splněny následující podmínky:

H = 0,2 až 0,5h,          průměrně H = 1/3h,

L = 1,0 až 3h,             průměrně l = 2h,

a = 12 až 24°,             průměrně a = 18,5 (tga = 1/3).

Prostorový pohyb vyvolaný usměrňovací soustavou na obr. 8.139b vytvoří stejný tvar dna, jaký vzniká v levotočivém oblouku. Osa usměrňovací soustavy může být kolmá na směr proudu nebo s ním svírá úhel b < 90°. Optimální rozměry soustavy

L = 1,0 až 1,5h           průměrně L = 1,2h,

b=12 až 18°                průměrně 15°.

7.6        Průkopy a propichy zákrut toků

Slouží k odstraňování ostrých zákrutů zabraňující odtoků velkých vod a chodu ledů. S vykopávkou se začíná zdola a pokračuje se nahoru proti toku aby voda mohla z pracoviště odtékat. (obr. 8.143, 8.145, 8.146).

7.7        Zaústění přítoků do upravovaného toku

Návrh zaústění závisí na:

• charakteristikách proudění v přítoku i recipientu
• velikosti průtoků v obou korytech
• režimu proudění
• sklonu čar energie
• velikosti rychlostí
• tvarových charakteristikách obou koryt.

Při stékání dvou proudů ovlivňuje jeden proud druhý a vznikají komplikované makroturbulentní jevy. V soutoku a pod ním se vytvářejí výmoly a nánosy. Jejich tvorba je ovlivňována i velikostí a vlastnostmi splaveninových částic přicházejících z obou koryt. Soutok způsobuje i místní rozšíření průtočného průřezu a proto se v oblasti menších rychlostí usazují splaveniny přinášené hlavním tokem. Tyto nánosy působí jako prahy, přes které teče voda nejkratším směrem, kolmo přes přelivnou hranu. (obr. 8.157).

Celý jev je komplikován nestejným časovým výskytem povodní na obou tocích. Nejvhodnější oblast pro zaústění přítoku je taková, v níž příčná cirkulace odnáší splaveniny po vodě k protilehlému břehu. Taková cirkulace vzniká v oblouku u konkávního břehu, přibližně od jeho vrcholu směrem po vodě až k nejbližšímu brodu. Zaústění, které nejméně rozšiřuje průtočný průřez hlavního toku je kolmé. To je použitelné pouze u malých toků. U velkých toků by došlo k velkému odklonění proudnice hlavního toku. Proto se doporučuje zaústění pod úhlem max.30°.

Výškové napojení u toků jejichž velikost je rozdílná má být tak jako u toků s podobnou velikostí v podobném podélném sklonu, aby soutok obou proudů byl klidný a plynulý. Přechod z původního sklonu přítoku na sklon podobný sklonu hlavního toku se řeší spádovým objektem. Umísťuje se v takové vzdálenosti od soutoku, aby přítok do recipientu byl již uklidněný a aby se výustní trať nezanášela.

Zvláštním problémem je zaústění přítoků do ohrázovaného koryta. Řeší se buď svedením přítoku podél hlavního toku až pod nejbližší spádový objekt, nebo se podél přítoku budují zpětné hráze až po dosah hydrodynamického vzdutí návrhového průtoku pro kapacitu koryta hlavního toku, popř. hrazeným výustním objektem, který dočasně přeruší gravitační zaústění a způsobí přechodné rozlití vody z přítoku. Není-li toto přechodné rozlití možné, zřizují se čerpací stanice.