Protierozní ochrana 12. cvičení Téma: Protierozní opatření – příprava dat pro dimenzování prvků (CN, srážky, odtoky) 143YPEO ZS 2015/ ; z,zk

Devátý Jan, Ing. Laburda Tomáš, Ing. Neumann Martin, Ing. Kontakt: Místnost B670 Konzultační hodiny: Čt 10:00-11:30 Webové stránky předmětu: Sekce Pro studenty / online přednášky a cvičení / YPEO Vedoucí cvičení

Navržení PEO – 10. cvičení Průměrná ztráta půdy na nově vzniklých pozemcích: Zonal statistics nad každým samostatným pozemkem - nástroj „Multipart to singlepart“ nebo v editaci v rámci „Advance editing“ pomocí tlačítka „Explode multipart feature“ – poté Zonal statistics/Join Změna C faktoru: Tam kde je potřeba změnit C faktor – spočítat podíl přípustná ztráta půdy/aktuální ztráta půdy a tímto číslem vynásobit C faktor. Např. aktuálně G=8 t/ha.rok, C faktor – 0,3 3,9/8 = 0,49 Nový C faktor = 0,3 * 0,49 = 0,14 V nově navržených pozemcích přidat pole C faktoru a u pozemků kde měníme C faktor přepsat na vypočtenou hodnotu nového C faktoru. Následně vytvořit rastrovou vrstvu C faktoru („Polygon to raster“) a tu použít v konečném posouzení ve výpočtu USLE místo konstantní hodnoty. Novou maximální hodnotu C faktoru navrhovat větší než 0,1. V ostatních případech volit raději delimitaci – zatravnění.

Zadání: Vypočítejte návrhové parametry (objem odtoku, průtok) pro následující navržené technické PEO: -1 sběrný vsakovací průleh -1 sběrný odváděcí průleh + 1 svodný příkop/průleh (odpovídající část navazující na odváděcí prvek) Výpočet proveďte pomocí metody CN křivek, intenzitní metody a pomocí programu SMODERP. Výsledky porovnejte mezi sebou.

Vsakovací prvky se navrhují na objem tak, aby ve svém akumulačním prostoru dokázaly zachytit celý objem odtoku z výše ležících pozemků při návrhové srážce. Postup:  volba umístění - v maximální vzdálenosti Lp od začátku odtokové dráhy se zohledněním morfologie a charakteru pozemků vzniklých zbudováním průlehu - výpočet Lp> podle maximální nevymílací rychlosti nebo tečného napětí (E.Dýrová) > stanovení matematickými modely (např. SMODERP) – stále častější > orientačně podle USLE (přípustné hodnoty L faktoru) > orientačně podle distribuované metody pomocí GIS  hydrologické výpočty - stanovení návrhové srážky > ČHMÚ > odvození z dostupných hydrologických údajů - výpočet objemu efektivní srážky > intenzitní metoda > SCS – CN (metoda CN křivek) > stanovení matematickými modely (SMODERP)  technický návrh - stanovení rozměrů průlehu Technický princip návrhu vsakovacího prvku

Hydrologické výpočty Odvození návrhové srážky z dostupných hydrologických údajů - doba opakování - stanoví příslušná norma podle předmětu ochrany (OP, intravilán…) - běžně 2 – 10 let - pro potřeby cvičení volíme N = 10 let - doba trvání- kritická doba trvání deště je rovna době koncentrace posuzované části povodí - eroze způsobena přívalovými srážkami – v praxi většinou max. 2 hod. - pro potřeby cvičení volíme t = 120 min - srážkový úhrn - hodnoty maximálních 24-hodinových N-letých úhrnů pro cca 600 srážkoměrných stanic v ČR (Šamaj) – zadáno v podkladech - přepočet srážkového úhrnu metodou redukce dle doby trvání:, kde H t,N …N-letý úhrn srážky o době trvání t H 1d,N …N-letý 24-hodinový úhrn srážky a, c …koeficienty dle metodiky t …doba trvání srážky [min] t [min] N [roky] a c a c0.197 Tab.1 Koeficienty pro redukci 24-hodinových úhrnů Technický princip návrhu vsakovacího prvku

Hydrologické výpočty  odvození návrhové srážky z dostupných hydrologických údajů  výpočet objemu efektivní srážky metodou SCS – CN (CN křivky)  Parametr CN je v rámci metody odvozen a tabelován pro různé kombinace druhu využití území, hydrologické půdní skupiny a indexu předchozích srážek  Hydrologická skupina půdy závisí na infiltračních vlastnostech půd  Orientační zařazení lze provést podle HPJ a číslo CN podle hydr. sk. půd dle tabulky v metodice: Ochrana zemědělské půdy před erozí (Janeček, 2012) (str. 29, 30) – využití půdy volte podle jedné zadané plodinyOchrana zemědělské půdy před erozí (Janeček, 2012) 1)Výpočet maximální potenciální retence kde CN …průměrné číslo odtokové křivky území Technický princip návrhu vsakovacího prvku

Hydrologické výpočty  odvození návrhové srážky z dostupných hydrologických údajů  výpočet objemu efektivní srážky metodou SCS – CN (CN křivky) 1)Výpočet maximální potenciální retence kde CN …průměrné číslo odtokové křivky území a)Vymezení spádové oblasti záchytného prvku, přiřazení hydrologické skupiny všem půdním typům v oblasti b)Rozdělení spádové oblasti na plochy s různými druhy využití půdy a hydrologickými skupinami, stanovení procentuální rozlohy ploch b)Pro každou kombinaci využití půdy a hydrologické skupiny určit CN c)Výsledné CN spočítat jako vážený průměr dle zastoupení ve spádové oblasti Příklad: 10% les, hydr.sk BCN 1 = … 15% orná půda, hydr.sk. BCN 2 = … 55% orná půda, hydr.sk. CCN 3 = … 20% luční porost, hydr.sk CCN 4 = … Technický princip návrhu vsakovacího prvku

Hydrologické výpočty  odvození návrhové srážky z dostupných hydrologických údajů  výpočet objemu efektivní srážky metodou SCS – CN (CN křivky) 1)Výpočet maximální potenciální retence kde CN …průměrné číslo odtokové křivky území 2)Výpočet efektivní srážkové výšky 3)Výpočet objemu efektivní srážky/přímého odtoku výpočet z efektivní srážkové výšky a rozlohy sběrné oblasti daného prvku kde H … srážková výška [mm] I a … počáteční ztráta intercepcí a povrch.retencí volíme hodnotu rovnou I a =0,2. A Technický princip návrhu vsakovacího prvku

Postup:  volba umístění - sběrné průlehy/příkopy v maximální vzdálenosti Lp od začátku odtokové dráhy se zohledněním morfologie a charakteru pozemků vzniklých zbudováním průlehu výpočet Lp> podle maximální nevymílací rychlosti nebo tečného napětí (E.Dýrová) > stanovení matematickými modely (např. SMODERP) – stále častější > orientačně podle USLE (přípustné hodnoty L faktoru) > orientačně podle distribuované metody pomocí GIS - svodné průlehy a příkopy tvoří bariéru mezi pozemky – umístění podél cest, nad zástavbou, podél okrajů bloků orné půdy, možností zaústění do recipientu… - údolnice ve svých přirozených drahách  hydrologické výpočty - stanovení návrhové srážky > ČHMÚ > odvození z dostupných hydrologických údajů - stanovení návrhového průtoku > intenzitní metoda > jednotkový hydrogram > stanovení matematickými modely (SMODERP)  technický návrh - stanovení rozměrů průlehu - posouzení stability opevnění Technický princip návrhu odváděcího prvku Sběrné odváděcí a svodné prvky se navrhují na průtok a posuzují se z hlediska kapacity a stability opevnění.

Hydrologické výpočty  odvození návrhové srážky z dostupných hydrologických údajů - doba opakování - pro potřeby cvičení volíme N = 10 let - doba trvání - pro potřeby cvičení volíme t = 120 min - srážkový úhrn - přepočet srážkového úhrnu metodou redukce dle doby trvání intenzitní metodou  stanovení návrhového průtoku intenzitní metodou - metoda pro stanovení odtoku z velmi malých území - neuvažuje se retardace odtoku vlivem retence - odtok z přívalových srážek s vysokou intenzitou, neuvažuje se proměnlivost srážky v čase - předpoklad dosažení kulminace ještě v průběhu deště - spočívá v redukci srážkové intenzity odtokovým součinitelem Q = f. i N. P, kde Q…N-letý návrhový průtok (m 3 s -1 ) f …odtokový součinitel (-) i N …náhradní intenzita návrhové srážky (ms -1 ) získána vztažením úhrnu návrhové srážky na dobu trvání P…plocha povodí (m 2 ) Technický princip návrhu odváděcího prvku

Hydrologické výpočty  odvození návrhové srážky z dostupných hydrologických údajů intenzitní metodou  stanovení návrhového průtoku intenzitní metodou - spočívá v redukci srážkové intenzity odtokovým součinitelem Q = f. i N. P - odtokový součinitel podle různých autorů, např. dle O.Härtela: f = o 1. o 2. o 3. o 4, kde o 1 …součinitel vlivu délky údolí zasaženého deštěm o 2 …součinitel vlivu zalesnění o 3 …součinitel sklonitosti území o 4 …součinitel vlivu propustnosti půdy, kde Q…N-letý návrhový průtok (m 3 s -1 ) f …odtokový součinitel (-) i N …náhradní intenzita návrhové srážky (ms -1 ) získána vztažením úhrnu návrhové srážky (H t,N ) na dobu trvání (30 min) – převedení úhrnu srážky v mm na m/s P…plocha povodí (m 2 ) Technický princip návrhu odváděcího prvku

Hydrologické výpočty  odvození návrhové srážky z dostupných hydrologických údajů  stanovení návrhového průtoku intenzitní metodou - spočívá v redukci srážkové intenzity odtokovým součinitelem - odtokový součinitel podle různých autorů, např. dle O. Härtela Stupeň zalesnění spádové plochy100%75%50%25%0% o2o2o2o2 0,60,70,80,91,0 Průměrný sklon odtokové dráhy5%10%20%30% o3o3o3o3 0,400,570,801,0 Typ půdy z hlediska propustnostio4o4 Velmi prospustná (pískovce vnějšího flyše, hnědé půdy, zadrnované písky a štěrky, černozem s pískem) 0,45 Propustná (písky, písčité slínovce, vápnité černozemě, hnědé hlinitopísčité půdy 0,65 Méně propustná (písky, písčité větrající horniny, písky a štěrky teras, váté písky, šedé lesní půdy, hlinité šedé půdy) 0,80 Nepropustná (rašeliny, slatiny, horské louky, horniny, krystalické jíly a spraše, zbahnělá půda a močály) 0,95 o 1 o 1 - pro elementární odtokové plochy uvažujeme hodnotu 1,0 o 4 o 4 - součinitel vlivu propustnosti půdy např dle M.Čermáka: Technický princip návrhu odváděcího prvku mezihodnoty vypočítejte interpolací

Hydrologické výpočty  odvození návrhové srážky z dostupných hydrologických údajů  stanovení návrhového průtoku intenzitní metodou - spočívá v redukci srážkové intenzity odtokovým součinitelem - odtokový součinitel podle různých autorů, např. dle O.Härtela - v případě sítě sběrných a svodných prvků se NEUVAŽUJE časový posun kulminací z jednotlivých větví, výsledný návrhový průtok se určí jako PROSTÝ SOUČET návrhových průtoků ze všech úseků sítě V rámci cvičení budeme navrhovat pouze jeden vsakovací a jeden odváděcí a k němu odpovídající část svodného prvku. Q1Q1Q1Q1 Q2Q2Q2Q2 Q3Q3Q3Q3 Q4Q4Q4Q4 QAQAQAQA QBQBQBQB Q A = Q 1 +Q 2 Q B = Q 1 +Q 2 +Q 3 +Q 4 Technický princip návrhu odváděcího prvku

Viz cvičení 7  navržení nových charakteristických profilů pro řešenou dílčí část pozemku (spádová oblast záchytného prvku)…..nebo využití odpovídající části charakteristického profilu.  výpočet pomocí programu SMODERP (základní odlehlost 1 m, vegetace dle zadání – stejná jako v předchozím případě, výpočet – celkový odtok)  získání návrhových parametrů: - vsakovací prvek – celkový odtok - odváděcí prvek – maximální průtok Technický princip výpočtu návrhového objemu a odtoku pomocí programu SMODERP

Požadované výstupy Souhrnná zpráva (dle požadavků) popis výpočtu návrhových parametrů porovnání získaných hodnot podle způsobu řešení

Děkuji vám za pozornost