Vodní dílo Hostivař – zkapacitnění bezpečnostního přelivu

Hlavním nově vybudovaným objektem pro zkapacitnění výpustných a přelivných zařízení vodního díla je nový nehrazený bezpečnostní přeliv v pravém zavázání přehradní hráze, na který navazuje skluz, vývar a odpadní koryto zaústěné do stávajícího vývaru pod hrází.

Historie a charakteristika vodního díla

Vodní dílo Hostivař v Praze (obr. 1) na vodním toku Botič bylo dokončeno v šedesátých letech minulého století (zahájení v roce 1959, dokončení v roce 1963, napuštění nádrže v roce 1964) a podnětem k jeho výstavbě byla velká povodeň v létě roku 1957.

Hlavním přínosem vodního díla bylo a je kromě již zmíněného zmírnění průchodu velkých vod na Botiči zajištění rekreace Pražanů a také využití pro sportovní rybaření. Vodní nádrž v hlavním městě vytváří krajinotvorný a ekologický prvek a je největší vodní plochou v Praze – při maximální úrovni hladiny s plochou 42 ha a objemem 2,13 mil. m³. Vodní dílo rovněž zlepšuje celkové klimatické a hydrologické podmínky v období sucha.

Současné stavební úpravy byly zásadně vyvolány následky povodňového stavu na vodním díle v roce 2013 – jejich dokončení tedy bylo uskutečněno deset let poté.

Hráz byla realizována jako zemní, sypaná z písčitých hlín, s návodním hlinitým těsněním nasazeným na betonovou ostruhu, těsnící vrstvu podloží hráze. Křemencový skalní podklad byl dotěsněn injekční clonou do hloubky 30–40 m. Výška hráze je 16 m nad terénem a její délka v koruně činí 110 m. Odtok z přehradní nádrže zajišťuje na levém břehu vybudovaný obtokový tunel spodních výpustí spolu s hrazeným bezpečnostním přelivem, který ústí do ledvinovitého vývaru.

Stávající výpustná a přelivná zařízení mají celkovou kapacitou 78 m³/s:

• bezpečnostní přeliv: čtyři pole hrazená dřevěnými stavidly, celková šířka 10,8 m;
• spodní výpusti: 2× DN 500, 1× DN 700 s revizním a regulačním uzávěrem;
• obtokový tunel: ∅ 3,8 m, délka 169,3 m.

Z hlediska kategorizace technicko-bezpečnostního dohledu se jedná o vodní dílo II. kategorie.

Vlastníkem vodního díla je hlavní město Praha a jeho provozovatelem organizace Lesy hlavního města Prahy.

Záměr realizace

Zrealizované stavební úpravy mají zajistit zlepšení bezpečnosti vodního díla při průchodu povodní a jejich návrh vychází z platných technických předpisů podle vyhlášky č. 590/2022 Sb., o technických požadavcích pro vodní díla, a ČSN 75 2935:2014 Posuzování bezpečnosti vodních děl při povodních. Samotný návrh byl pak zásadně ovlivněn historicky největší povodní v roce 2013, kdy do nádrže přitékalo 84 m³/s a z nádrže odtékalo 74 m³/s. Přitom hodnota Q100 činí podle manipulačního řádu 60,3 m³/s. Na základě těchto podkladů byly stanoveny požadavky nových úprav s návrhem převedení povodňové vlny Q_10 000, která činí 175 m³/s, při zvýšení a minimálně zachování retenční kapacity a s ohledem na nenáročnost obsluhy a údržby.

Příprava projektové dokumentace byla zahájena studií z roku 2015 s variantními návrhy možných řešení. Finální varianta byla vybrána především s ohledem na morfologii, majetkoprávní vztahy a požadavky provozovatele vodního díla. Výsledným návrhem (obr. 5a, b) je v pravém zavázání hráze realizovaný nehrazený boční přeliv, kaskádový skluz, vývar a odpadní koryto zaústěné do stávajícího vývaru.

Konstrukční řešení

Konstrukce nového bezpečnostního bočního přelivu se spadištěm byla navržena jako železobetonový polorám s přelivnou hranou osazenou tvarovými žulovými kameny (obr. 6, 7). Samotná vana spadiště bezpečnostního přelivu v horní vodě v pravém zavázání hráze má šířku 7 m a podélný sklon 4,5 %. Přelivná hrana přelivu má dvě úrovně – blíže k hrázi úroveň 248,20 m n. m. v délce 25 m a směrem k zavázání přelivu do břehu úroveň 248,70 m n. m. v délce 38 m. Kapacita nového přelivu je 97 m³/s, kdy se převádí zbylých 78 m³/s přes stávající bezpečnostní přeliv na levém břehu. Navržená konstrukce splňuje požadavky zadání, tj. navýšení retenční kapacity nádrže a posílení transformačního účinku povodňové vlny.

Na konstrukci spadiště přelivu navazuje železobetonový polorám kaskádovitého skluzu s vývarem a odtokovým korytem do stávajícího vývaru vodního díla. Skluz byl realizován se třemi stupni výšky 1,7 m a délky 5,4 m pro efektivní ztlumení kinetické energie vody. Navržené konstrukce byly v době přípravy dokumentace pro stavební povolení ověřeny na hydraulickém fyzikálním modelu v měřítku 1 : 20, realizovaném a vyhodnoceném v laboratořích Fakulty stavební ČVUT v Praze. V konečném návrhu byla původní varianta podle projektové dokumentace nahrazena finální variantou podle hydraulického fyzikálního modelu.

Postup realizace

Speciální zakládání

Samotná realizace byla zahájena pracemi speciálního zakládání pro kvalitní a bezpečné založení nových konstrukcí a bezpečné zajištění prostupu přes hrázové těleso. Při zakládání konstrukcí bylo zastiženo geologické podloží v pražském profilu, který tvoří horniny ordovického stáří.

Skalní podloží ordoviku tvoří převažující řevnické (skalecké) křemence proložené prachovitými břidlicemi spolu s jílovitými libeňskými břidlicemi. Podloží předkvartérních hornin je silně tektonicky postiženo, se značnou hustotou diskontinuit. Svrchní kvartérní sedimenty suťovitového charakteru překrývající skalní podloží tvoří zvětraliny skalního podloží s úlomky křemence s hlinitou výplní.

Po provedených zemních pracích byly svahy výkopové rýhy stabilizovány stříkaným betonem s výztuhou kari sítí a zajištěny předpjatými zemními čtyřpramencovými kotvami délky 11 m v kombinaci se zemními hřebíky R32 délky 5 m (obr. 8). V nejhlubším místě založení konstrukce vývaru skluzu bylo s ohledem na zastižené křemence nutné použít trhací práce.

Výstavba bočního přelivu v horní úrovni hráze probíhala pod ochranou clony jednořadé jímky ze štětovnic VL 604 délky 5–8 m, vetknuté v zemním valu. Prostup konstrukcí přes hrázové těleso byl vytvořen oboustrannými rozepřenými stěnami tvořenými zdvojenými sloupy tryskové injektáže ∅ 1 m a délky 10 m vyztuženými ocelovými profily HEB 140. Rozpěry z ocelových profilů HEB 360 přes ocelové převázky byly provedeny ve třech úrovních. Kolmo na tyto stěny byl prostup hrázovým tělesem po dobu výstavby ochráněn protipovodňovou zátkou provedenou zakotvenou štětovnicovou stěnou. Po dokončení betonových konstrukcí byla v místě prostupu tělesa hráze obnovena původní betonová ostruha hloubkovou injektáží cca 35 m. V dolní části pod hrází (obr. 9) byla stavební rýha zajištěna mikrozáporovým pažením s výdřevou, kotveným zemními hřebíky a stříkaným betonem s kari sítí. V nejhlubším místě stavební jámy na úrovni skluzu a vývaru byla jáma zajištěna až ve třech úrovních ocelovými převázkami kotvenými dočasnými čtyřpramencovými kotvami délky 11–15 m s převázkami.

Železobetonové konstrukce nových objektů (obr. 6, 7, 12, 13, 14, 15)

• SO 02 Bezpečnostní přeliv včetně spadiště

SO 02 byl pro zhotovení etapizován na sedm dilatačních bloků. Dilatační blok č. 7 v místě protipovodňové zátky byl realizován až po dokončení betonových konstrukcí za úrovní hráze vodního díla. Samostatnou etapou bylo osazení tvarových žulových kamenů na přelivné hraně.

• SO 03 Skluz

Konstrukce SO 03 byla etapizována na čtyři dilatační bloky. Komplikovaná byla betonáž bloku č. 8 v prostupu hrázovým tělesem pod novým přemostěním na úrovni koruny hráze.

• SO 04 Vývar

SO 04 pod skluzem byl rozdělen na dva dilatační bloky a realizován v nejnižším místě stavby, což bylo spojeno s komplikovanou přípravou základové spáry a se silnými průsaky. S ohledem na zastižené geologické podloží řevnických křemenců bylo nutno použit trhací práce.

• SO 05 Odpadní koryto

SO 05 byl etapizován na čtyři dilatační bloky a zaústěn do stávajícího vývaru.

• SO 06 Úprava stávajícího vývaru

SO 06 byl proveden zavázáním nových železobetonových konstrukcí do původního vývaru křídly dvou dilatačních bloků včetně dobetonování navázání původních zídek konstrukce vývaru.

• SO 01 Hráz vodního díla

• SO 01.2 Přemostění skluzu

Po dokončení kompletní konstrukce skluzu bylo provedeno SO 01.2 realizací nové železobetonové desky mostovky na koruně hráze s rozpětím 8,8 m s volnou šířkou mostu 4,0–8,0 m a s výškou nad dnem skluzu 5,6 m.

• SO 01.1 Vlnolam

• SO 01.3 Komunikace na koruně hráze

• SO 01.4 Přeložka osvětlení na hrázi

Na koruně hrázového tělesa podél nové vozovky SO 01.3 s veřejným osvětlením SO 01.4 byla podle projektového návrhu realizována železobetonová stěna nového vlnolamu zavázaná do těsnění hrázového tělesa výšky 1,3 m nad vozovkou SO 01.1. V nové konstrukci vozovky na koruně hráze bylo zabetonováno vedení multikanálu.

• SO 07 Přeložka pravobřežní komunikace

Dotčené svahy pravého břehu podél SO 07 byly po terénních úpravách a obnovení komunikace zajištěny železobetonovými opěrnými zídkami s kamenným obkladem.

Závěr

Nová konstrukce bezpečnostního bočního přelivu (obr. 16) byla dokončena v červnu 2023, deset let po zatím největší povodňové události v profilu Hostivařské přehrady. Navržená a realizovaná opatření by v budoucnu měla průběh případných povodňových vln transformovat, tedy zmírnit jejich průběh a tím zamezit vzniku následných škod na dolním toku Botiče pod přehradou na území hlavního města Prahy.

Zdroje:
[1] BROŽA, Vojtěch a kolektiv. Přehrady Čech, Moravy a Slezska. Liberec: KNIHY 555, 2009.
[2] Sweco a.s., projektová dokumentace – Stavba č. 3915 VD Hostivař – zkapacitnění bezpečnostního přelivu.