RIN Úpravy toků, vznik a vývoj výmolů, preventivní opatření 9.4.2017 Říční inženýrství Úpravy toků, vznik a vývoj výmolů, preventivní opatření 141RIN

Opevnění koryt Z ekologického, ale i ekonomického hlediska rovněž uvažujeme s větší mírou odolnosti břehů než je tomu v případě dna. Proto při návrhu opatření volíme rozdílné stupně jejich bezpečnosti, v praxi to znamená různé hodnoty návrhových průtoků. Návrhový průtok pro odolnost dna Q1-Q5 Návrhový průtok pro odolnost svahů břehu a berem • pro neopevněný břeh a bermu • pro opevněný břeh a bermu Q5-Q20 Q20-Q100 Návrhový průtok pro odolnost ochranných hrází Q100 až Q200 141RIN

Ekonomicky efektivní návrh opevnění (příklad pohozů) Celkové očekávané náklady Oblast efektivního návrhu Cena Pořizovací náklady Náklady na opravy ??? Návrhový průtok (doba opakování N) Velikost zrn pohozů Celkové náklady na opravy za dobu životnosti hydrologie toku 141RIN

Ekonomicky efektivní návrh opevnění (pohozy) Náklady na opravy QN > QN Aktuální účetní hodnota kce Náklady na opravy Předpokládaná životnost kce [roky] 141RIN

Opevnění koryt Menší odolnost dna plyne z požadavku umožnění přirozeného přetváření dna, které odpovídá režimu toku. Přirozeně se vytvářejí úseky brodů a tůní, dochází k přirozenému vytřídění velikosti částic a vzniku přirozené dlažby „armouring“. 141RIN

Opevnění – přirozená dlažba dna rozsah eroze dna „krycí“ vrstva „krytá“ vrstva 141RIN

Opevnění koryt Břehy koryt se opevňují (pokud se opevňují) s ohledem na možnost vzniku nátrží, podemílání břehů a jejich devastace, což vede k ohrožování okolních pozemků i stability stavebních objektů. Opevnění břehů představuje z pohledu správce toku vloženou investici, kterou je třeba ochránit s vyšší mírou spolehlivosti. 141RIN

Opevnění koryt – funkce zajistit stabilitu a odolnost vůči účinkům proudící vody v korytě účinkům vlnění vody, způsobeným větrem, plavidly nebo výtokem z objektů porušení svahu, jehož sklon neodpovídá mechanickým vlastnostem zeminy porušení svahu s vytékající nebo stékající vodou (srážky, vracející se inundovaná voda) účinkům chodu splavenin, ledu, jiných plovoucích předmětů účinkům chemického působení vody (zejména znečištěné) účinkům poddolování apod. 141RIN

Opevnění koryt – způsoby namáhání 141RIN

Volbu opevnění podmiňuje způsob a typ namáhání koryta odtok velkých i malých vod (změna součinitele drsnosti a účinné průtočné plochy) svahy/ dno a jejich tvar začlenění stavby do okolního území podmínky pro biologický život – nenarušovat/podpořit geologie oblasti, soudržná/ nesoudržná zemina klimatické podmínky chod splavenin a plavenin (zanášení, obrus) komunikace podzemní vody s korytem možnost získání místních materiálů snadnost údržby 141RIN

Výmol v oblouku V obloucích dochází vlivem příčného proudění k morfologickým změnám příčného profilu; konkávní břeh – výmol konvexní břeh – nános Stanovení hloubky výmolu v konkávní části břehu a nánosu v konvexní části břehu. Výpočet se provádí pro stejný průtok, pro nějž byla stanovena odolnost břehů. Na základě prognózy výmolu v patě svahu je nutno navrhnout její odpovídající technické zajištění. 141RIN

Opevnění koryt – typy opevnění vegetační opevnění –osev, drnování, travní koberec, vrbový pokryv, vrbové řízky, haťové povázky a válečky, haťové a haťoštěrkové válce, rohože z vrbového proutí, povázkové rošty, zápletové plůtky, haťoštěrkové stavby nevegetační opevnění – pohozy, štěrkové koberce, záhozy, rovnaniny, kamenné dlažby, betonové dlažby, rohože z betonových tvárnic, drátokamenné matrace, ochranné sítě, nábřežní zdi, laťové plůtky, dřevěné a železobetonové sruby, stabilizace koryta (chemická, pryskyřice, injektáž, živice, mastix..), fólie z plastických hmot, .. 141RIN

Opevnění koryt – typy opevnění Podle použitého materiálu : vegetační opevnění – opevňovací funkci plní vegetační porost (tráva a dřevinný břehový porost zejména prostř. kořenového systému – nemůže plnit funkci ihned), ekologický a estetický účinek. Je třeba pravidelná údržba!! nevegetační opevnění – plní funkci okamžitě, snadnější běžná údržba, ekonomicky nákladné, při zvýšeném namáhání větší rozsah škod 141RIN

Je třeba rozlišit hydraulickou a geotechnickou ochranu břehu Hydraulická ochrana Opevnění paty svahu kamenem, LWD, živá vegetace, haťoštěrk. kce Matrace ochraňující povrch, povázky, geotextilie Zpevnění svahu zakořeněním - řízky nebo sazenicemi, ochrana břehu vegetací, vrbový pokryv, odvodnění svahu Geotechnická ochrana 141RIN

Je třeba rozlišit hydraulickou a geotechnickou ochranu břehu Hydraulická ochrana Hydraulická ochrana redukuje tečné napětí od proudící vody a zvyšuje smykovou odolnost proti odnosu částic Geotechnická ochrana Geotechnická ochrana zvyšuje smykovou odolnost materiálu svahu a snižuje síly uvnitř svahu vedoucí k poruše 141RIN

Je třeba rozlišit hydraulickou a geotechnickou ochranu břehu Hydraulická ochrana Opevnění paty svahu kamenem, LWD, živá vegetace, haťoštěrk. kce Matrace ochraňující povrch, povázky, geotextilie Zpevnění svahu zakořeněním - řízky nebo sazenicemi, ochrana břehu vegetací, vrbový pokryv, odvodnění svahu Geotechnická ochrana 141RIN

Je třeba rozlišit hydraulickou a geotechnickou ochranu břehu Hydraulická ochrana Hydraulická ochrana redukuje tečné napětí od proudící vody a zvyšuje smykovou odolnost proti odnosu částic Geotechnická ochrana Geotechnická ochrana zvyšuje smykovou odolnost a snižuje síly 141RIN

Srovnání vegetační způsob x nevegetační Odtěžený materiál 3 m3/m 2m 3m 2m vysoký svislý břeh z konsolidovaných spraší Fs bez pokryvu = 0.31 nejhorší případ Fs změna tvaru 1 : 1.5 = 1.33 Fs porost amer. topol = 1.33 Náklady: Změna tvaru – zemní práce 3m3/m koryta + cena zabraného pozemku Vegetační opevnění – živý materiál + náklady na údržbu 141RIN

Stupeň bezpečnosti x sklon svahu Vegetace při sklonu 90°, 1m vysoký břeh z jemných nánosů odpovídá snížení sklonu nechráněného svahu 7 – letá bříza  48° 5 –letý travní porost (proso prutnaté)  38° 141RIN

Způsoby stabilizace břehů Svazky vrbových řízků vkládaných do rýh na svahu nebo u břehové hrany. Vrbový pokryv chrání povrch svahu a snižuje výmol a povrchovou erozi na svahu. Vrbový pokryv a vrbové řízky kladené do rýhy Otázka návrhu: Jak hodně vrbový pokryv zvyšuje stupeň bezpečnosti (SF) stability břehu? Jak hluboko musí vrbový pokryv/řízky zasahovat aby stabilizoval břeh? 141RIN

Haťoštěrkové prvky a velké prvky dřevní hmoty Ochrana paty svahu Haťoštěrkové prvky a velké prvky dřevní hmoty Způsob: Vložení ochranného prvku (haťoštěrkový válec, části kmenů, svazky klestí a větví) a přísyp zeminou –oživení vrbami Otázka návrhu: Jak velký účinek mají ochranné prvky v zabránění eroze paty svahu? 141RIN

Model stability břehů a eroze paty svahu RIN   9.4.2017 Model stability břehů a eroze paty svahu Autoři: Andrew Simon, Andrea Curini, Eddy Langendoen, and Robert Thomas USDA-ARS National Sedimentation Laboratory, Oxford, MS Model a pokyny pro práci s nim lze stáhnout na http://hydraulika.fsv.cvut.cz/Predmety/RIN/KeStazeni.htm 141RIN

Model stability břehů 2-D model klínové poruchy Zahrnuje jak kladné, tak i negativní pórové tlaky ve svahu břehu Modeluje omezující tlaky od vodní hladiny Postihuje vrstvy zeminy s rozdílnými geomechanickými vlastnostmi Vstupy: gs, c’, f’, fb , h, uw Smyková plocha Tensometry (pórové tlaky) Omezující tlak WATER LEVEL, M 141RIN

Typy poruch břehů 141RIN

Druhy změny proudu Náhlá změna charakteru proudu vyvolává v aluviálním korytě lokální morfologickou změnu. Pro každý typ změny proudu existuje odpovídající morfologická změna dna Změny vyvolané spádovým rozdílem (např. přeje, prahy) Změny vyvolané rychlým zúžením nebo rozšířením proudu Změny vyvolané obtokem překážky (vývrat stromu, balvan) Bližší materiály k morfologickým změnám lze stáhnout na http://hydraulika.fsv.cvut.cz/Predmety/RIN/KeStazeni.htm 141RIN

Vývoj výmolu v bezsplaveninovém režimu - clear bed scour 141RIN

Vývoj výmolu v bezsplaveninovém režimu - clear bed scour Simulace výmol 141RIN

Vývoj výmolu v bezsplaveninovém režimu - clear bed scour 141RIN

Vývoj výmolu 141RIN

Vývoj výmolu 141RIN

Vývoj výmolu ve splaveninovém režimu - live bed scour 141RIN

Modelování lokálního výmolu na spádovém objektu 141RIN

141RIN

Modelování lokálního výmolu v HEC-RAS Bližší materiály lze stáhnout na http://hydraulika.fsv.cvut.cz/Predmety/RIN/KeStazeni.htm 141RIN