Oprava vývaru vodního díla Orlík

Území kolem přehradní nádrže je využíváno pro rekreaci, sport a sportovní rybolov. Vzdutí vodní nádrže sahá na Vltavě k VD Hněvkovice, do řeky Otavy zasahuje 22 km a do řeky Lužnice 7 km.

Konstrukce vodního díla Orlík

Těleso hráze je přímé, gravitační, betonové, o výšce 90,5 m. Hráz má délku 450 m. Průměrný roční průtok je 82,5 m³s^-1. Vodní plocha zaujímá 2732 ha, maximální hloubka nádrže je 74 m a celkový objem představuje 716,6 mil. m³. Bezpečnostní přeliv tvoří tři pole šířky 15 m, o výšce segmentových uzávěrů 8 m. Kapacita bezpečnostního přelivu je 2184 m³s^-1. Dvě základové výpusti o průměru 4000 mm mají při maximální hladině kapacitu 371 m³s^-1. V energetické části přehrady jsou zabudovány čtyři Kaplanovy turbiny s přívodním potrubím o průměru 6250 mm a hltnosti 4x50 m³s^-1. Na pravém břehu jsou vybudována plavební zařízení jednak pro lodě o výtlaku do 300 tun (pouze stavební část) a jednak pro přepravu sportovních lodí do výtlaku 3,5 tuny. Na výstavbu bylo spotřebováno cca 1,03 mil. m³ betonu a 12 000 tun oceli. Při realizaci VD Orlík bylo provedeno 3,35 mil. m³ zemních a výlomových prací.
Vzdutá voda přehrady si vyžádala zatopení cca 650 obytných a hospodářských budov, 14 mlýnů, 6 pil a 4 elektráren. Zatopeným obytným budovám odpovídala přiměřená náhradní výstavba. Byly zabezpečovány pilíře mostu v Podolsku a adaptovaly se pilíře železničního mostu v Červené. Bylo také nutné přemístit historicky významný řetězový most z roku 1848 do Stádlece na Lužnici. Upravovaly se jezy v Týně nad Vltavou, Kolodějích nad Lužnicí a v Jistci na Otavě. Během budování VD Orlík byla také zahájena výstavba Žďákovského mostu. Při stavbě VD Orlík bylo nutné zabezpečit význačné historické památky - hrady Orlík, Zvíkov, zámek v Kolodějích a románský kostel v Červené nad Vltavou. Je potřeba zmínit i velká odlesnění, výstavbu komunikací, mostů menšího rozsahu, překládky hřbitovů apod.

Škody na VD Orlík po povodni v roce 2002

Srpnová povodeň v roce 2002 způsobila značné škody na vodohospodářských dílech, vodní dílo Orlík nevyjímaje. Při této povodni, kterou lze označit za největší v historii, se odhaduje kulminační množství vody odtékající z přehrady VD Orlík na 3100 m³s^-1, zatímco hodnota kulminačního množství stoleté vody na tomto díle je uváděna 2150 m³s^-1 (resp. 2300 m³s^-1). Přítok vody do nádrže při povodni v roce 2002 byl 3900 m³s^-1 a došlo k převýšení maximální hladiny vody o 1,57 m nad maximální kótu hladiny v nádrži. Byla zatopena vodní elektrárna, vnitřní vybavení hráze i měřicí systém elektroinstalace, došlo k velkému poškození břehových opevnění pod přehradou, k vyřazení objektů pro plavbu a zejména k poškození vodohospodářského vývaru. Došlo k porušení původního betonového dna vývaru obroušením v tloušťce až do 900 mm, k mechanickým poškozením prahu vývaru a k vytvoření výmolů do hloubky až 6 m za prahem vývaru. Oprava mohla být zahájena až po zprovoznění části vodní elektrárny, poněvadž bylo nutné průtok vody odvádět energetickou částí vývaru. Turbiny VE byly šestnáct měsíců mimo provoz.

¤ Pohled na betonovou kru porušeného dna vodohospodářského vývaru po povodni v roce 2002

Oprava poškozeného vodohospodářského vývaru

Opravy poškozeného vodohospodářského vývaru byly prováděny od dubna do listopadu 2004. Zahájení rekonstrukčních a opravných prací se podmiňovalo zprovozněním alespoň dvou turbin, což představovalo průtok vody cca 200 m³s^-1.
Poškození vývaru VD Orlík je členěno na:

• poškození vlastní vývarové desky;
• poškození vývarového prahu;
• poškození desky za vývarem.

¤ Pohled na porušené dno vodohospodářského vývaru

¤ Oprava vývarového prahu

Oprava vlastní vývarové desky

Opravované vývarové desky v místě pod bezpečnostními přelivy a v místě základových výpustí mají délku 96,5 m, šířku 61 m a hloubku 5,25 m. Původní tloušťka vývarové desky byla 1,25 m. Práce na opravě vývaru byly zahájeny výstavbou ochranné jímky. Koruna jímky byla stanovena na kótě 283,50 m n. m., což odpovídá průtoku vody 300 m³s^-1 při návrhové hladině 383,00 m n. m. V závislosti na řešené vodohospodářské opravě díla a na horninových základových poměrech bylo potřeba vybudovat tři typy jímek:

• sypanou hráz s jednoduchou štětovou stěnou (délka 140 m);
• dvojitou štětovnicovou beraněnou jímku o délce 35 m;
• nasazenou jímku v délce cca 15 m.

Součásti zajímkování byla stávající dělicí vývarová stěna mezi vodohospodářským a energetickým vývarem. Ověřilo se statické řešení dělicí vývarové zdi při vyčerpané stavební jámě a současném provozu elektrárenské části - dvou turbin. Největší výškový rozdíl dna vyčerpaného vývaru a hladiny vody v energetickém vývaru činil 11,25 m. Při původní výstavbě VD Orlík byla stabilita vývarové zdi zajištěna systémem vodorovných drenů mezi energetickým a vodohospodářským vývarem. Drenážní funkce vodorovných drenů skončila vybudováním dělicí vývarové zdi, vybetonováním energetické části vývaru a vybetonováním odtoků ze savek turbin při původní výstavbě. Některé původní vodorovné drenáže byly funkční i při opravě vývaru, a byly tudíž vyřazeny z funkce zabetonováním.
Při opravě vodohospodářského vývaru bylo také třeba eliminovat vztlak ze strany energetického vývaru vybudováním soustavy kontrolních a odlehčovacích vrtů. Tímto způsobem byl snížen nežádoucí vztlak a zajištěna stabilita vývarové zdi.
Po vyčerpání stavební jámy (vývaru) bylo zjištěno obroušení původního povrchu betonu až o 850 mm. Obroušení bylo souvislé, plynulé, bez zlomů nebo posunů v dilatačních sparách. Jádrovými vrty byla ověřena původní tloušťka betonové desky dna 850 až 1450 mm. Na základě zjištěných skutečností návrh stanovil minimální tloušťku opravované nové betonové vrstvy 300 mm. Oprava byla navržena i provedena v ploše 32x26 m. Rozhraní mezi stávající vyhovující betonovou částí dna a nově připravovanou betonovou vrstvou bylo uskutečněno řezem do betonu hloubky 300 mm. Protože ve střední části stanovené plochy nebylo poškození obroušením tak významné, bylo rozhodnuto část plochy (19x15 m) plynule zvýšit, avšak při zachování nové vrstvy betonu, tj. 300 mm. Celá nová vrstva betonu je přikotvena k původní betonové desce ocelovými kotevními trny Ø 25 mm, s hloubkou kotvení 1 m. Kotvy rozmístěné šachovitě po 1 m jsou zality nesmrštitelnou zálivkou (SIKA GROUT 210). Ke kotvám je přivařena ocelová síť s krytím 100 mm. Konstrukce nové betonové vrstvy 300 mm je z vodostavebného betonu V4 T50 B20 podle ČSN 73 1209 Vodostavebný beton. Uvedená norma stanovuje požadavky na skladbu a vlastnosti betonové směsi, počet a rozsah kontrolních a průkazních zkoušek. Ocelová výztuž v betonové konstrukci je z betonářské oceli 10 425 (V). Výstavba betonové desky i ostatních betonářských prací byla provedena podle Technologického předpisu zpracovaného dodavatelem stavby.

Oprava vývarového prahu

Práh vývaru byl poškozen podobně jako dno vývaru. Hloubka obroušení dosahovala až 900 mm hloubky v délce cca 38 m. Byla poškozena jak vodorovná, tak šikmá část prahu vývaru.
Rozhraní opravované části a neopravované bylo vymezeno řezem hloubky 300 mm. Poškozená část prahu vývaru byla vybourána. Vybetonování vytvořilo novou část šikmé i vodorovné plochy prahu vývaru. Nový beton o tl. 300 mm až 1000 mm je přikotven ocelovými kotvami Ø V 25, vzdálenými od sebe 1000 mm. Rovněž byl použit beton V4 T50 B20 podle výše uvedené ČSN. Povrch betonu je vyztužen ocelovou sítí, která je přivařena ke kotvám, krytí rovněž 100 mm. Do dilatačních spár jsou vloženy lepenkové asfaltové pásy.

Oprava desky za vývarem

Oprava desky za vývarem byla poměrně náročná. Provedení kamenného záhozu prolitého betonem a překrytí jednometrovou betonovou deskou v rámci oprav v roce 1996 se ukázalo jako nedostatečné. Povodeň v roce 2002 způsobila v těchto místech několikametrové kaverny. Dno bylo podemleto směrem k vývarovému prahu a betonová deska byla rozlámána. Působením povodňové vody došlo k devastaci dna a vytvoření betonových ker (největší měla rozměry 15x10 m) převrácených dnem vzhůru. V průběhu sanace bylo odčerpáno a vyčištěno dno, kaverny byly zaplněny lomovým kamenem (o hmotnosti min. 400 kg) spolu s proléváním betonem, vše až do výše 1 m pod úroveň konečného dna. Část rozbouraných betonových ker byla použita spolu se záhozovým kamenem. Povrch nové desky za vývarem tvořila 1 m silná deska z prostého betonu V4 B20 v prodloužené délce a ukončená betonovou ostruhou šířky 2 m a hloubky 5 m. Horní povrch betonové desky je vyztužen ocelovou svařovanou kari sítí 8/150/150 s krytím 100 mm. V betonové desce byly vytvořeny dilatační spáry ve vzdálenosti 20 m a svislá protivztlaková drenáž ve vzdálenostech 3 m od sebe. Protivztlaková drenáž je z trubek PVC Ø 100 mm, dole ukončená štěrkopískovým drenem. Za betonovou ostruhou je kamenný zához se sklonem 1:2 navazujícím na dno koryta řeky. Zához je založen na zdravé skále. Je složen z balvanů o min. hmotnosti 400 kg a proléván betonem V4 B20.

¤ Sanace vodohospodářského vývaru VD Orlík

Technické údaje o stavbě
násyp jímky: 11 230 m³
bourání betonu (dno, práh, deska za vývarem): 1658 m³
odtěžení náplavů: 1910 m³
vodostavebný beton: 3863 m³
kamenný zához: 3040 m³
štětovnice Larsen IIIn: 985 m²
tyčové kotvy Ø 25 mm: 1095 m
výztuž do betonu: 64 t

Základní údaje o stavbě
Zpracovatel projektové dokumentace: Hydroprojekt CZ a.s., Praha 4, Táborská 31
Dodavatel stavby: Hochtief VSB divize 1, o.z., České Budějovice, Okružní 544
Provozovatel: Povodí Vltavy, s. p., Praha 5, Holečkova 8
Náklady na opravy vývaru VD Orlík: 58 mil. Kč

Použitá literatura
[1] Broža, V., a kol.: Hydrotechnické stavby, TK 12, ČKAIT, 1998
[2] Broža, V., a kol.: Přehrady Čech, Moravy a Slezska - knihy 555, 2005
[3] Vlček, V., a kol.: Vodní toky a nádrže, ACADEMIA, 1984
[4] HOCHTIEF VSB dokončil opravu vývaru na VD Orlík, článek podnik. novin, 2005
[5] PD VD Orlík - oprava vodohospodářského vývaru a sanace dna za vývarem - HYDROPROJEKT CZ a.s. Praha, 2003
[6] Pechar, J.: VD Orlík - oprava vývaru, Vodní hospodářství, 4/2005