Protipovodňová opatření na území Povodí Ohře, s. p.

Protipovodňová opatření

Protipovodňová opatření v zásadě zamezují v rámci technických a finančních možností rozlivům toků při povodních. Lokálním rozlivům poměrně snadno zabrání zvýšení kapacity koryt toků v dané lokalitě, případně vybudování ochranných hrází, které po vybřežení vody z koryt omezují záplavu jen na vymezené území. V tuto chvíli je nutné zvážit efekt a nutnost ochrany tohoto území, protože zvýšením kapacity toků se hlavně ve středních a dolních částech toků zhorší průběh povodně v území situovaném níže po toku. V horních částech toků, kde převládá bystřinný charakter, toto opatření tento negativní dopad nemá.
Strategičtější protipovodňovou ochranou však je princip zadržování vody v krajině a její postupné uvolňování v čase. Je zřejmé, že k tomuto kroku člověk potřebuje konkrétní území, kde ono zadržení vody může realizovat. Od čeho se můžeme odrazit? Je to jednoznačně hospodaření v kulturní krajině. To v první fázi zamezí zvýšenému odtoku vody při srážkách. Pokud ovšem intenzita a doba trvání deště přesáhnou jisté meze, voda se již do půdy nevsakuje a přímo odtéká po povrchu. V tuto chvíli již ?téměř? nehraje roli, jestli je daná plocha vyasfaltovaná nebo se zde nachází kvalitní lesní porost.
Dále tedy již kvalitní hospodaření nepomáhá a musíme hledat další možnosti zadržení vody v krajině. Potřebujeme proudící vodě postavit ?něco? do cesty. Nabízí se přehrada. Ve vhodných místech v území stojí přehrady, které spolu s vhodně tvarovaným územím tvoří nádrž. Záleží na tom, jakým účelům nádrž slouží. Možností je mnoho. Přes akumulování vody pro pitné či průmyslové účely, zajištění průtoku a kvality vody v korytě toku v době sucha, k řešení ekologických havárií v toku pod nádrží, využití energetického potenciálu zadržené vody až po ochrannou, retenční funkci nádrže. Existují i nádrže s jedním účelem, ale to jsou nyní ještě spíše výjimky. Se zvyšujícími se požadavky na protipovodňovou ochranu a s postupnou změnou klimatu se v poslední době množí realizace jednoúčelových suchých nádrží, tzv. poldrů. Tyto nádrže jsou v běžných hydrologických podmínkách téměř prázdné a jsou připraveny pojmout část povodňové vlny, a tím snížit rozsah povodní v území situovaném pod takovouto nádrží.
Na území ve správě Povodí Ohře, státní podnik, se v posledních letech vyskytla řada povodní. Je ale nutné dodat, že povodně s nižší pravděpodobností výskytu (povodně s vyššími kulminačními průtoky) byly zaznamenány jen v lokálním rozsahu na menších tocích. Povodně s vyšší pravděpodobností výskytu (povodně s nižšími kulminačními průtoky) se objevovaly po celém povodí. V místech, kde se objevily a kde hrozí výskyt lokálních povodní, se obvykle realizují lokální protipovodňová opatření (zvyšování kapacity toků v intravilánech a výstavba štěrkových retenčních přehrážek). O zvyšování kapacit toků již bylo řečeno výše. Štěrkové retenční přehrážky mají za účel zachytávat vždy určité množství splavenin sunutých po dně toků jak za průtoků běžných, tak za zvýšených i povodňových. Význam je nasnadě. Přehrážky zachytí materiál od struktury písku až po kamení, přičemž se tento materiál, hlavně v době povodně, nevyskytuje v korytech toků, netvoří zde překážky proudění, rozlivy vzniklé překročením kapacity koryt toků jsou tak menší. Ruku v ruce se tak snižují i povodňové škody. Pro zvládání protipovodňové ochrany regionálního až nadregionálního charakteru je nutné využívat funkce stávajících údolních vodních nádrží a jejich soustav. Pro každou takovou nádrž, i jejich soustavu, je zpracován manipulační řád. Tento dokument nám říká, jak máme manipulovat s vodou v nádrži při předem nadefinovaných hydrologických situacích, jaká jsou kontaktní místa příslušných institucí apod. Manipulační řády se zpracovávají a projednávají i s vodoprávními úřady v době, kdy je čas rozmýšlet nejen teoretické předpoklady, ale i jejich praktické dopady na okolí. Po jejich projednání a schválení mají platnost řadu let, dokud se nezmění některá z okrajových podmínek vstupujících do zpracování. Takovýto manipulační řád, kde je vše dobře připraveno, je spolehlivým podkladem pro řízení nádrže i v době povodní, kde by jinak již nebylo mnoho času na zpracování konkrétních událostí.

Předsazená stavební jímka pro rekonstrukci středního přelivného pole VD Nechranice

Příklady realizovaných protipovodňových opatření na území Povodí Ohře, s. p.

Rekonstrukce středního pole bezpečnostního přelivu na VD Nechranice.
Od dokončení výstavby několika přehrad koncem 70. a začátkem 80. let minulého století je zřejmě největším protipovodňovým opatřením na území Povodí Ohře, s. p., rekonstrukce bezpečnostního přelivu na vodním díle Nechranice ležícího na řece Ohři.
Bezpečnostní přeliv se skládal ze tří polí světlé šířky 15 m, založených na mohutných betonových deskách. Hydrostatické segmentové uzávěry, které kontrolovaly prostor nádrže mezi kótami 268,00 a 271,90 m n. m., se sklápěly do 5 m vysokých betonových prahů. Relativně subtilní pilíře, jejichž středem probíhá dilatace mezi jednotlivými bloky, nesou mostovku komunikace vedoucí po koruně hráze.
Řešení rekonstrukce spočívalo v nahrazení stávající hradicí konstrukce středního pole segmentovým uzávěrem s betonovou nornou stěnou, přičemž zbývající, levé a pravé, přelivná pole zůstala zachována. Dispozice navrhované stavby byla podřízena především celkovému statickému působení konstrukce. Síly od hradicí konstrukce, dříve přenášené přes segment a betonový práh plošně na základovou desku, působily u navrženého segmentu soustředěně do ložisek kotvených do stěn pilířů. K jejich přenesení do základů bylo nutné rozšířit stávající pilíře. Z důvodu složitých základových podmínek (jíl v podloží) bylo třeba ?vyvážit? novou konstrukci správným umístěním hradicích konstrukcí (segmentu a provizorního hrazení) a polohou a rozměry betonových prvků tak, aby se průběh normálových napětí na základové spáře co nejtěsněji přibližoval původnímu stavu, a to ve všech reálných zatěžovacích stavech.
Řez rekonstruovaným polem je zobrazen na obr. 1. Žlutou čarou je vyznačena původní konstrukce, červenou barvou jsou zvýrazněny nové betonové prvky a zeleně nové provizorní hrazení a segment.
Touto rekonstrukcí se zvýšila ovládací schopnost na vodním díle o 5 m, tedy v rozmezí kót 263,00 do 271,90 m n. m. Kapacita výpustných zařízení v horní části zásobního prostoru je nyní mnohem větší. Rekonstrukcí bylo docíleno zvětšení prostoru ovladatelného bezpečnostním přelivem z 36,578 mil. m³ na 105,578 mil. m³. Tento prostor lze v případě potřeby při včasném předvypuštění nádrže využít pro retenci. Například rozdíl mezi objemem možným předvypustit během jednoho dne dříve a nyní, v závislosti na počáteční hladině, je 3,5 resp. 5,8 mil. m³. Je tak umožněna manipulace s hrazením bezpečnostního přelivu i při nižší hladině, což umožňuje odpouštět neškodný odtok z vodního díla daleko dříve, než tomu bylo před rekonstrukcí, a zlepšuje to retenční schopnost díla. Samotná stavba byla náročná nejen stavebně či technologicky, ale i ve vazbě na okolí. Bylo nutné osadit ocelovou jímku, aby bylo možné stavbu vůbec realizovat.

Obr. 1 řez rekonstruovaným polem bezpečnostního přelivu VD Nechranice

Oprava vlnolamu na koruně VD Nechranice.
Součástí ochrany vodního díla Nechranice při povodních je i vlnolam umístěný na koruně hráze, který zamezuje přelití sypané hráze vlnami na hladině vody v nádrži. Byl navržen i postaven současně se stavbou samotné hráze VD Nechranice jako železobetonová konstrukce betonovaná po úsecích délky cca 3,25 m. V konstrukci byly pouze pracovní spáry, přes které procházela výztuž. Jednotlivé části tedy tvořily jeden statický celek. Zhlaví této konstrukce bylo opatřeno betonovými parapetními prefabrikáty tloušťky 50 mm a opatřenými ocelovou výztuží. Tyto prefabrikáty byly usazeny na lože z cementové malty.
Celá konstrukce vlnolamu byla časem namáhána povětrnostními vlivy, přičemž reálný výkyv teplot byl od -25 do +35 °C. Celková délka vlnolamu je 3280 m a je přerušená jen dvěma prolukami. Muselo tedy zákonitě dojít k postupné degradaci a k následné opravě této konstrukce.
Dalším nepříznivým vlivem bylo i nedostatečné krytí ocelové výztuže v železobetonové konstrukci vlnolamu, které způsobilo vlivem postupné karbonatace betonu korozi výztuže. Korozní produkty nabývají na objemu a dál ničí železobetonovou konstrukci.
Vzhledem k rozsahu poškození konstrukce vlnolamu se tedy přistoupilo k celoplošné sanaci této konstrukce. Byl očištěn její povrch, očištěna a natřena ocelová výztuž a přikročilo se k nanášení stříkané betonové směsi. Ze strany od silniční komunikace vedoucí po koruně hráze byla aplikována ještě jemnozrnná stěrka pro kvalitnější ochranu opravených konstrukcí proti účinkům chemického posypového materiálu. Na korunu vlnolamu se do lože ze stavebního lepidla osadily kvalitní železobetonové prefabrikáty, které svými rozměry a tvarem zajistí dlouhodobou životnost vlnolamu. Před dokončením prací byly povrchy sanované konstrukce ještě opatřeny nátěrem pro sjednocení struktury a barvy nejen z důvodů funkčních, ale i estetických.
Dokončením sanačních prací se zlepšil stav konstrukce vlnolamu. Nyní je tedy opět bezpečné využívat retenční schopnost vodního díla Nechranice beze zbytku.

Pohled na VD Janov

Příklad navrhovaných protipovodňových opatření na území Povodí Ohře, s. p.

VD Janov - řešení sanace průsaků podložím.
Pro výhled do budoucna uvádím příklad plánované rekonstrukce vodního díla Janov na Loupnici. Od dokončení výstavby díla v roce 1914 byl problém se zajištěním minimalizace průsaků pod základovou spárou hráze. Dodatečné utěsňování podloží poprvé probíhalo přímo po zkušebním napouštění nádrže, dále v letech 1956-1959 a v letech 1979-1980.
V rámci generální rekonstrukce přehrady VD Janov byl proveden i inženýrsko-geologický průzkum (IGP), který vycházel z průzkumných vrtů provedených u návodní paty hráze. Účelem IGP bylo především získání potřebných údajů a ověření skutečností pro realizaci sanace průsaků podložím. Z IGP byla zjištěna existence několika výrazných průsakových cest narušenou podložní horninou. Vodní tlakovou zkouškou byly zjištěny průsaky v rozsahu cca 15-26 l/min/m při tlaku 0,3 MPa. V některých horizontech byly průsakové cesty natolik otevřené, že nebylo možné dosáhnout ani požadovaný tlak 0,3 MPa.
Bylo tedy nezbytné pokračovat v rekonstrukci tělesa hráze se zavedením nového stavebního objektu - sanace průsaků podložím.

Návrh byl již zpracován a řeší sanaci průsaků komplexnějším přístupem než dosud. Navrhuje se vytvoření injekční štoly ražené na rozhraní tělesa hráze a skalního podloží v pravém svahu hráze. Z této štoly se následně provede krátká připojovací injektáž ze stropu štoly do zdiva hráze a hlavně injektáž podloží do hloubky cca 2/3 z maximálního vodního sloupce v daném místě štoly. Rubání štoly zároveň zpřesní informace o puklinovém systému podloží a umožní provádět injektáž podloží cíleně a velmi účinně. Vlastní štola bude tvořit sama o sobě dostatečně kvalitní těsnicí prvek a svou existencí umožní i v budoucnu provádění opravných dotěsňovacích prací.
Vodní dílo Janov má mezi ostatními účely i účel retenční. Zajištění bezpečnosti díla je tedy také příspěvkem k protipovodňové ochraně.

Příčný řez hrází VD Janov

Podélný řez hrází VD Janov - návrh štoly

Přehled vynakládaných finančních prostředků na protipovodňová opatření

V tabulce je uveden krátký přehled stavebních protipovodňových akcí realizovaných v součinnosti s dotačním titulem Prevence před povodněmi.

Přehled již realizovaných stavebních protipovodňových akcí

Závěr

Problematika soužití s povodněmi jako s přírodními živly je stále aktuální a s postupnou předpovídanou změnou klimatu na celé planetě se s nimi budeme zřejmě setkávat častěji. Výkyvy klimatu se nebudou odehrávat pouze na stranu povodní, ale i na stranu sucha. Rekonstruování či další výstavba víceúčelových vodních nádrží bude v budoucnu neustále aktuální.

Použitá literatura
[1] Vodní dílo Nechranice ve výstavbě. Praha: ŘVR, 1965.
[2] Studie možností zvýšení vodohospodářského účinku nádrže Nechranice na Ohři. Praha: ČVUT, Fakulta stavební, katedra hydrotechniky, 1988.
[3] Modelový výzkum funkce přelivného objektu a skluzu vodního díla Nechranice. Praha: ČVUT, Fakulta stavební, katedra hydrotechniky, 1996 a 1997.
[4] Vodní dílo Nechranice - statické posouzení rekonstrukce prostředního přelivného pole. Hydroprojekt, 1997.
[5] VD Nechranice - rekonstrukce bezpečnostního přelivu - projekt pro stavební povolení. Dragon s. r. o. a VODNÍ DÍLA - TBD, a. s., 1999.
[6] VD Janov - Příprava sanace průsaků podložím. Praha: VODNÍ DÍLA - TBD, a. s., leden 2005.
[7] Rekonstrukce VD Janov. Praha: VODNÍ DÍLA - TBD, a. s., 2001-2006.
[8] http://www.voda.mze.cz
[9] http://www.poh.cz