Protierozní ochrana 12. cvičení Téma: Protierozní opatření – příprava dat pro dimenzování prvků (CN, srážky, odtoky) 143YPEO ZS 2015/2016 2 + 3; z,zk.

Prezentace na téma: "Protierozní ochrana 12. cvičení Téma: Protierozní opatření – příprava dat pro dimenzování prvků (CN, srážky, odtoky) 143YPEO ZS 2015/2016 2 + 3; z,zk."— Transkript prezentace:

1 Protierozní ochrana 12. cvičení Téma: Protierozní opatření – příprava dat pro dimenzování prvků (CN, srážky, odtoky) 143YPEO ZS 2015/2016 2 + 3; z,zk

2 Devátý Jan, Ing. Laburda Tomáš, Ing. Neumann Martin, Ing. Kontakt: Místnost B670 jan.devaty@fsv.cvut.czjan.devaty@fsv.cvut.cz, tomas.laburda@fsv.cvut.cz,tomas.laburda@fsv.cvut.cz martin.neumann@fsv.cvut.cz Konzultační hodiny: Čt 10:00-11:30 Webové stránky předmětu: http://storm.fsv.cvut.cz/ Sekce Pro studenty / online přednášky a cvičení / YPEO Vedoucí cvičení

3 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.

4 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.

5 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

6 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]2102050100 10-40 a0.1660.1630.1690.1740.173 1-c0.2990.3440.3520.3620.625 40-120 a0.2370.2800.3000.3230.335 1-c0.197 Tab.1 Koeficienty pro redukci 24-hodinových úhrnů Technický princip návrhu vsakovacího prvku

7 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

8 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

9 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

10 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.

11 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

12 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

13 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

14 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

15 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

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

17 Děkuji vám za pozornost