Posouzení vlivu odtokových poměrů na výstavbu v Rašovicích

Celková plocha povodí je 15,6 km². Navrhovaná výstavba se nachází pod zastavěným územím obce Rašovice.

Tímto územím protéká bezejmenný tok, který je v intravilánu zatrubněn a pod zastavěným územím teče cca 100m otevřeným korytem. Patří do hydrologického povodí čísla 4-15-03-059.
Dále danou oblastí protéká Křižanovický potok, do něhož se vlévá bezejmenný potok z Rašovic. Ten patří do hydrologických povodí čísla 4-15-03-059 a 4-15-03-057. Odtokové poměry tohoto toku jsou značně ovlivněny přítokem toku Buchlová, který spadá do hydrologického povodí čísla 4-15-03-058.

Nad obcí Rašovice je navržen suchý poldr, který má plochu povodí cca 0,5 km², což jsou zhruba 3% uvažované plochy povodí, jeho vliv na kulminační průtok v posuzovaných profilech je zanedbatelný, jeho význam se projevuje především nad zastavěným územím v jižní části obce. Ve výpočtech se proto neuvažuje.

Obr. 1 Mapa katastrálního území Rašovic [3]

Obr. 2 Základní vodohospodářská mapa Rašovic [4]

HYDROLOGICKÉ A HYDROTECHNICKÉ VÝPOČTY
Posouzení odtokových poměrů bylo provedeno pro průtoky s průměrnou dobou opakování N = 100 let. Kulminační průtoky v Křižanovickém potoce a bezejmenném přítoku byly počítány podle Hrádka pro zvolené profily I, II a III (viz Obr. 3). Pro vypočítané průtoky byl proveden výpočet hladiny v úseku mezi zatrubněním a koncem plánované výstavby programem HEC-RAS (v situaci vyznačené profily PF1 až PF6, viz Obr. 4). Parametry profilů byly odečteny ze zaměření s uvažováním navrženého zvýšení terénu násypem 1,5 m vysokým. Vypočtený kulminační průtok v profilu PF1 byl posouzen s kapacitou zatrubněné části toku.

Obr. 3 Základní vodohospodářská mapa se zákresem profilů I, II, III

Obr. 4 Situace Rašovic- profily PF1 až PF6

Stanovení kulminačního průtoku v profilech I, II a III
Kulminační průtok z povodí v profilech I, II a III byl spočítán dle Hrádka:
       F * H₀
q= ————              [m³/s]                                    [1]
       K * T_L

kde q je kulminační průtok, H₀ je jednotková výška odtoku v [mm], vypočítaná za vztahu:
         (H_s - 0,2 * A)²
H₀= ——————                                                   [1]
         H_s + 0,8 * A

kde Hs je výška srážky přívalového deště v [mm] při době opakování N = 100 let a A je potenciální retence, určená na základě křivky „CN“ ze vztahu:
                    1000
A = 25,4 *(——— - 10)                                            [1]
                    CN

 CN číslo bylo v první variantě zvolena na základě terénního průzkumu - pro úzkořádkové plodiny CN=76 a dále byla zvolena nejhorší varianta, tzn. úhor CN=86, F je plocha povodí, vztažená k uzávěrovému profilu v [km²], určená ze základní mapy 1:10 000, K je lokální konstanta, která je závislá na sklonitosti terénu, byla zvolena průměrná hodnota 5,3, TL je doba zpoždění od přívalového deště po maximální průtok v hodinách a vypočítá se ze vztahu:
          (3,28 * l)^0,8 * (0,04A + 1)^0,7
T_L = —————————————                           [1]
                      1900 * s^0,5

kde l je hydraulická délka povodí v [m], byla stanovena ze ZM 1:10 000, s je průměrný sklon povodí v [%], také stanovený ze ZM 1:10 000 a A je potenciální retence. Jednotlivé výsledky jsou uvedeny Tab. 1 a Tab. 2 [1].

Tab. 1: Výpočet kulminačního průtoku pro úzkořádkové plodiny CN= 76 

 Tab. 2: Výpočet kulminačního průtoku pro úhor CN= 86

Stanovení kapacity zatrubněné části toku
Kapacita zatrubněné části byla zjištěna z tabulek [2]. Byl předpokládán průtoku s volnou hladinou. Pro betonové potrubí průměru DN1200 se sklonem 0,8% (zjištěno ze situace) byl odečten maximální průtok Q = 3,57 m³/s a jeho střední průřezová rychlost v = 3,16 m/s, přičemž absolutní drsnost potrubí má hodnotu k = 1 mm a kinematická viskozita je n = 1,2*10^-6 m²/s.

Dále byl stanoven maximální průtok na základě rovnice spojitosti (pro výpočet průtoku) a Chézyho rovnice (pro výpočet rychlosti). Níže jsou uvedeny výpočtové vzorce.
        S
R = —                                                                      [2]
        O
        1
C = — * R^1/6                                                                                 [2]
        n
               
v = C * √R * I                                                            [2]

Q = v * S                                                                  [2]

kde R je hydraulický poloměr v [m], S je omočená plocha potrubí v [m²], O je omočený obvod potrubí v [m], C je Chézyho rychlostní součinitel, n je Manningův drsnostní součinitel, který má hodnotu pro beton 0,013 (běžně po použití), v je střední průřezová rychlost v [m/s], I je sklon potrubí (zjištěný ze situace 0,8%) a Q je objemový průtok v [m³/s].

Maximální objemový průtok byl spočten na hodnotu Q= 3,74 m³/s (viz Tab. 3).

 Tab. 3: Stanovení průtoku zatrubněnou částí bezejmenného potoka výpočtem

Výpočet hladiny v Křižanovickém a bezejmenném potoce
Výpočet byl proveden programem HEC-RAS za předpokladu, že hodnota Manningova drsnostního součinitele je 0,035. Výsledky jsou uvedeny v tabulkách Tab. 4 a Tab. 5, kde v prvním sloupci je jméno toku, v druhém sloupci je staničení v [km], ve třetím sloupci je označení počítaného profilu, v dalším sloupci je pak celkový průtok, který byl spočítán podle Hrádka a je v [m3/s], v pátém sloupci je kóta dna uvedena v m n.m., v šestém sloupci je uvedena kóta hladiny 100 leté vody v m n.m., v sedmém sloupci je uvedena kóta čáry energie v m n.m., v osmém sloupci je střední profilová rychlost proudění v [m/s], v posledním sloupci je průtočná plocha v [m²].

 Tab. 4: Výpočet kapacit koryt v programu HEC-RAS pro úzkořádkové plodiny CN= 76

 Tab. 5: Výpočet kapacit koryt v programu HEC-RAS pro úhor CN= 86

ZHODNOCENÍ
Byli posouzeny dvě varianty. První varianta byla počítána s číslem CN=76, kdy bylo uvažováno s úzkořádkovými plodinami na polích, tudíž s delší dobou zpoždění dotoku přívalového deště do koryta. Druhá varianta počítá s číslem CN=86, kdy bylo uvažováno s úhor na polích, tudíž doba zpoždění dotoku je tedy kratší.

Z uvedených výpočtů je patrné, že při variantě první kapacita zatrubněné části převede zhruba 30% 100 letého průtoku, zbývající průtok se do koryta dostane mimo zatrubněnou část. V otevřeném korytě při průtoku 11,64 m³/s (100 letá voda) dojde v profilu PF1 k vybřežení na levém břehu, v dalších profilech (podél Křižanovického potoka) je kapacita koryta dostačující a k vybřežení nedojde. Pod soutokem bezejmenného přítoku a Křižanovického potoka se v případě souběhu 100 letých vod může zvednout 100 letý průtok na hodnotu 31,57 m³/s. V tomto případě je kapacita koryta dostačující a voda se z koryta nevybřeží.

V druhé variantě se zjistilo následující. Kapacita zatrubněné části převeda zhruba 14% 100 letého průtoku a zbývající průtok se do koryta dostane mimo zatrubněnou část. V otevřeném korytě při průtoku 25,38 m³/s (100 letá voda) dojde v profilu PF1 k vybřežení na levém břehu, v dalších profilech (podél Křižanovického potoka) je kapacita koryta dostačující a k vybřežení nedojde. Pod soutokem bezejmenného přítoku a Křižanovického potoka se v případě souběhu 100 letých vod může zvednout průtok na hodnotu 68,80 m³/s. I v tomto případě je kapacita koryta dostačující a voda se z koryta nevybřeží.

I s předpokládaným zvýšením terénu o 1,5m lze předpokládat pro první i druhou variantu, že stoletý kulminační průtok negativně ovlivní výstavbu a to mezi profily PF1 a PF 2. V těchto místech není kapacita koryta dostačující a došlo by k vybřežení toku na levém břehu. Pod soutokem toků je kapacita koryta dostačující.

K zamezení vybřežení stoletého kulminačního průtoku na výstavbu by bylo vhodné mezi profily PF1 a PF2 navrhnout ochrannou hráz s kótou v nadmořské výšce alespoň 225,00 m.n.m.

Literatura
[1] Metodika ÚVTIZ 5/1992 Ochrana zemědělské půdy před erozí
[2] Doc. Ing. Milan Šerek, CSc., ing. Jan Šálek, CSs.:STOKOVÁNÍ A ODVODNĚNÍ, Vodohospodářské tabulky, Praha 1977 VUT v Brně FAST
[3] http://nahlizenidokn.cuzk.cz/Mapa.aspx?typ=KU&id=739561
[4] http://heis.vuv.cz/data/_main.asp?typ=00

Podklady k řešení
Zaměření lokality provedl Vodohospodářský atelier, s.r.o., Brno
Základní mapa v měřítku 1:10 000
Základní vodohospodářská mapa 1:50 000
Program HEC-RAS
Program ERCN

Recenzoval
Petr Doležal, Ing., Dr., Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav vodního hospodářství krajiny, Žižkova 17, Brno 602 00, [email protected]. Recenzi si můžete přečíst ZDE.

Tento článek byl publikován také na JUNIORSTAVU 2009.

Autor

• Ing. Papírníková Saulová Lenka