142PPVD a YGPV - Přehrady a provoz vodních děl a Geotechnické problémy vodních staveb - Zápisky z přednášky a rozbor k úlohám

Created by Nikol Vypior (osobní/personal)

Rozbory k úlohám/úkolům z předmětu 142PPVD Přehrady a provoz vodních děl na ČVUT FSv v LS21/22

#betonová hráz, #průsak, #přehrada, #sypaná hráz, #voda, #vodní díla, #vzorce, #výpočty, #čvut

odlesňování Amazonie

ve světovém soupisu 120 přehrad

15m hráz nebo x mil kubíků

vyloženě ochranná hráz

Jordán, Tábor

pro zajištění vody v městských studních

vedle jaderné elektrárny by měla být přečerpávací elektrárna

• pro uložení energie
• jinak ohřívá dráty → blackout

vlhkost jde mezi obratníky směrem k nám

účel přehrady

• zdroj surové vody pro úpravu (zásobní funkce)
  • průmyslová revoluce → SZ Čechy
• ochranná funkce
• další funkce
  • průmysl, zemědělství
  • povodně
  • ekologie (nalepšování), kompenzace (klimatická změna)
  • ryby
  • rekreace
  • estetika

u nás méně prší

EIA - Vyhodnocení vlivů na životní prostředí

Nové Heřminovy

PPO, příprava 20 let

Hostivařská přehrada 2013

• otevření výpustí → zhoršení situace špatnou manipulací?
• Co by se stalo kdyby se protrhla? (2005)
• geometrická data Botiče → v roce 2005 o 0,5m výše → povodeň 2013 snížila koryto

Skalička

suchý poldr

• malá vodní díla
• voda normálně pouze protéká

přehrady v Jizerských h.

poté se začali řešit povodně v Manipulačním řádu

nyní doba návratnosti 10-15 let

domek hrázného, technologické vybavení, zázemí

odkaliště

povodně na přelomu 19. a 20. století

povodeň 2002

• vše otevřeli a nic se nedalo dělat → stal se rybníkem → jedna výhoda - voda tekla do hráze a voda nastoupala o metr výš než je retenční hladina → nezaplavila se Malá Strana
• účel nového přelivu → aby se nestalo, že vše otevřeme a čekáme → u velké vody se udrží maximální hladina, pustí se více vody dolů..

Slapy - vyrovnávací nádrž pod Orlíkem

koruna hráze

Ovládací zařízení pro stavidla

přečerpávací elektrárna u Lipna

• spolupráce s Rakouskem - Labe a Dunaj
• velké spády, dobré podloží
• pro ekology neschůdné - míchání vody kvůli živému

Orlík - špičková elektrárna

ale uvažuje se o přečerpávací elektrárně

původně dílo pouze pro spád pro vodní elektrárnu

• 60. léta minulého století
• výroba elektřiny spalováním uhlí
• začíná se využívat chemický průmysl - škoda pálit uhlí → zplinování
• doba návratnosti 4 roky

dispečink hráze

Objekt spodní výpusti

tlumení energie vody

vývar

bezpečnostní přelivy

Vltavská kaskáda

odbahnění

skluz

ve světě někde chybí

Taitun v Brazílii (100m) - nelze vypustit

Zápisky z první přednášky

Podklady pro cvičení

Zapisky-cviceni-PPVD-2021-VYPIORn.pdf

Tabulka pro zatřídění zemin

Schéma pro zatřídění zemin

Charakteristiky zemin

Prázdnění nádrže

Rozteč česlic dle velikosti výpusti

Z ČEHO STABILIZAČNÍ ČÁST NA KŘIVCE ZRNITOSTI?

stabilizační část - oblast 3, spíš 4 - po zhutnění propustné

Úkol č. 6 - Bezpečnostní přelivy

V dané lokalitě vyřešte hydraulicky a navrhněte konstrukčně  přelivný objekt pro betonovou a sypanou přehradu. Návrhovou povodeň uvažujte s velmi malou pravděpodobností výskytu p < 10‐4 tj. Q10 000.

Řešení bude obsahovat:

• nalezení Q10 000 jako návrhové resp. kontrolní povodně pro dimenzování bezpečnostního přelivu
• hydraulickým návrhem odpovídajícího přelivu
• konstrukčním řešením přelivného objektu (stavební výkresy v příčném řezu) – pro tížnou betonovou přehradu (přímý přeliv) – pro sypanou přehradu (boční či šachtový přeliv)
• zakreslením vybraného přehradního typu do situace včetně  přelivného objektu

sklony - druhy opevnění - délka rozběhu

Neškodný odtok

• od úrovně v nádrži v polovině Vz
• Q = Q5

Dle přehrady

Sypaná hráz - dlouhé vs. krátké potrubí, řešení odpadu od výpustí a prostor na uzávěry, řešení uzávěrů

Betonové - vždy dlouhé, hydraulicky krátké

ČSN 75 2410 "Malé vodní nádrže" (1997)

Účely

úkol č. 5 - Spodní výpusti

V dané lokalitě vyřešte hydraulicky a navrhněte konstrukčně objekt spodních výpustí objekt pro betonovou a sypanou přehradu.  

• určením návrhového průtoku a spádu při plnění účelů spodních výpustí
• hydraulickým návrhem spodní výpusti, který zahrnuje návrh uzávěrů typů (vč. místních ztrát)
• konstrukčním řešením objektu spodní výpusti (stavební výkresy v příčném řezu)
• pro tížnou betonovou přehradu (dlouhá SV na celou šířku tělesa přehrady)
• pro sypanou přehradu (výběr – krátké spodní výpusti vs. dlouhé spodní výpusti)
• zakreslením objektu spodní výpusti do situace včetně bezpečnostního přelivu – ODEVZDAT AŽ SE CVIČENÍM č. 6

Hydraulika šachtových přelivů

Nalepšený průtok

• od úrovně Hs - hladina stálého nadržení
• Qnad = Qa

Hydraulický výpočet

Stanovení návrhových hodnot

• určit návrhové průtoky extrapolací známých hydrologických dat pro stanovení Q10000
• lineární a logaritmickou aproximaci známých dat v normálním, semilogaritmickém a logaritmickém měřítku
• otázka nejvhodnější aproximace?
• základní analýza aproximace ve vztahu k znázorněným polohám bodů a popisu
• případná úprava vstupních dat
• zdůvodnění výsledné hodnotu návrhového resp. kontrolního průtoku Q10000

Přelivy sypaných hrází

Nehomogenní hráz s návodním těsněním

Stavba

• ochrana staveniště 10% pravděpodobnost překročení
• 4 roky výstavba
• úroveň hladiny za ochrannou jímkou na úrovni Hs

Průměr potrubí

• Zvolit uzávěry (na výpustech) – vždy 3 vč. místní ztráty (dle literatury)
• Minimálně 2 ks výpustí
• Při profilu nad 3000 mm přidat výpust.
• Zvolit délku potrubí dle uspořádání (u betonové hráze celá šířka u sypané krátké vs. dlouhé)
• Ztráty na vtoku a výtoku de literatury

volba h_n

Přepad

skupiny zemin s vlastnosmi včetně filtračního koeficientu

Průtok spodní výpustí

3 uzávěry

1 revizní + 2 provozní (z toho 1 regulační)

Hydraulický návrh

• obvyklá výška p řepadového paprsku u nehrazených přelivů pro návrhové, respektive kontrolní průtoky, se pohybuje v rozmezí 0,8 – 1,8 m. Zejména u sypaných hrází je vhodné cílit na přepadovou výšku kolem 1,0 m s ohledem na nárůst objemu tělesa hráze při vyšších přepadových paprscích.
• U ovladatelných bezpečnostních přelivů je pak možné provádět i přepadové výšky v jednotách metrů (3 ‐5) – pozor u návrhu hrazených přelivů je třeba je rozdělit na větší počet polí (minimálně  2 – obvykle 3 či více podle šířky dilatačních bloků  tížných hrází).
• přímých přelivů je třeba určit tvar přelivné plochy a tedy i vztah součinitele přepadu a přepadové výšky; základní vzorce z hydrauliky
• boční přelivy navrhujeme shodně jako přímé, jen je třeba vzít v potaz případné ovlivnění nízkou hloubkou před přelivem a správně vyřešit šířku a sklon spadiště, aby nedošlo k zahlcení a ovlivnění přepadového paprsku; opět základní vzorce z hydrauliky
• u šachtových přelivů pro sypané hráze je situace komplikovanější s potenciálním zahlcením systému. Návrh provedeme tak, aby nedošlo k zahlcení ani vtoku ani šachty a navazující chodby nebo tunelu. K ovlivnění bezpečně nedochází, pokud je tloušťka přepadajícího paprsku h menší než 0,15 D (průměr vtoku šachty). Vzorce v literatuře platí pro tvar vtoku podle výzkumu Wagnera v roce 1954. Jiné vtoky mohou vykazovat jinou závislost součinitele přepadu na přepadové výšce.
• Např. pro VD Jirkov byl odvozen vztah
• Haindl pro Wagnera

Tabulka vhodnosti zemin pro různé zóny hutnění hrází

Creagerova plocha

Smetanova tlaková plocha

m

Nehomogenní (zonální) hráz se středním těsněním

Křivka zrnitosti

Konstrukční řešení

• pro betonovou tížnou hráz zakreslit do příčného řezu tvar přelivu + odvod vody
• pro sypanou hráz dle volby boční vs. šachtový přeliv provést výkres řezu bočním respektive šachovým přelivem

Skupiny zemin a jejich vlastnosti

Průběhy hladin a průsaky v sypané hrázi

Určete velikost průsakového množství a sestrojte přibližný průběh hladiny v tělese sypané hráze při maximální hladině vody v nádrži. Parametry zemin, stejně jako tvary těles hrází určuje úloha č. 3. Řešení proveďte pro:

            1) homogenní zemní přehradu bez drenážního prvku (absentující či nefunkční / ucpaný)

            2) homogenní zemní přehradu s drenážním prvkem (patní drén)

            3) heterogenní kamenitou přehradu se středním těsněním (zemním či AB) 

VZORCE

Beztlakové plochy vysokých přelivů (s/ha >= 2,8)

Homogenní hráz

Výkresy

Specifikovat parametry uvažovaných zemin

přibližné analytické řešení - zjednodušení

• ustálený stav - Hmax
• nepropustné podloží
• proudění pouze v saturované zóně
• řešíme homogenní oblast (heterogenní homogenizujeme)
• anizotropii aproximuje změnou geometrie
• proudnice rovnoběžné (změna gradientu, neplatí v blízkosti drénu)

Příčný řez s průběhem průsaku

Skluzy

3 případy:

Tabulka sklonů hrází dle použité zeminy

jako první v 90% případů

Nehomogenní hráz se středním těsněním ŘEZ

Blok půdy → teoretický průběh čáry průsaku

Průsaková křivka

parabola s ohniskem v počátku výronové plochy

průběh průsakové křivky

přeliv boční

• Voda přepadá převážně kolmo na směr toku do spadiště
• Ze se odvádí rovnoběžně s hranou
• Výhodou je pohodlné prodlužování přelivné hrany → Často nehrazený
• Nevýhodou zvýšené náklady na skladiště
• Použití hlavně u sypaných přehrad
• Přesný výpočet všech hydraulických jevů spojených s bočním přelivem je obtížný– proudění je prostorové a průtok nepermanentní
• Tvar koruny nejčastěji jednoduchý kruhově zaoblený tvar
• Skladiště se navrhuje i pro největší průtoky jako dokonalý přepad
• Podélný sklon spadiště bývá jednotný 2 až 10%
• Délka skladiště je v podstatě určena délkou přelivné hrany
• Hydraulickým výpočtem se určí šířka skladiště sklon dna hloubka a výškové umístění
• K odvedení vody od bočního přelivu do koryta pod přehradou se dnes obvykle navrhuje skluz– koryto s velkým sklonem dna (až desítky%) s nerovnoměrným bystrým prouděním, spojeno s provzdušněním proudu, průřez obdélníkový, lichoběžníkovými nebo složený
• hydraulicky nejvýhodnější přímý skluz, v případě potřeby vhodné provést oblouk v horní části s malým sklonem při menších průtočných rychlostech

Stavidlo uzávěr

• Neregulační uzávěr
• uzavíracím tělesem je tabule, která se pohybuje v drážce kolmo nebo šikmo na směr proudění vody
• vhodný jako revizní uzávěr i dovnitř výpusti
• Prostor za stavidlem se často za vzdušňuje
• bude se na kolech nebo válečcích malá stavidla mohou být smyková
• Jako závěs slouží Gaullovy řetězy nebo cévové tyče

Jehlový Johnsonův uzávěr

• Regulační uzávěr
• Umístěn na konci potrubí s dutým průřezem paprsku
• Je hlas porodnice novým tvarem se pohybuje při zavírání směrem po vodě i proti vodě
• Víte takový paprsek je dutý a silně provzdušněnou proto je namáhání vývaru zmenšeno
• Nevyžaduje tlumící komoru

přeliv postranní

• Voda přepadá rovnoběžně s vodním tokem
• Použitelný u všech přehradních typů neboť je vybudován mimo těleso přehrady často v jeho pokračování
• Voda nejčastěji odtéká skluzem
• Výlomové a betonářské práce zdražují tento způsob převádění průtoků
• Někdy ekonomicky výhodné vodu převést do užšího koryta skluzu

Odpadní štola

• Podobné řešení skluzu
• voda přitéká velkou rychlostí, sklon dna je malý → dochází ke vzdouvání hladiny - nerovnoměrný zpomalený pohyb
• zabránění vodního skoku → nadkritický sklon
• dostatečné zavzdušnění
• při odvodu vody i ze spodních výpustí je nutné ověřit její funkci na hydraulickém modelu

Základní konstrukční řešení SYPANÉ HRÁZE s příslušným objemem

• Navrhnout vzorový příčný řez
  • odpovídající sklony svahů
• Jedna situace
• Předpokládat potřebu omezení průsaků v podloží hráze

ČSN 75 0255 "Výpočet účinků vln na stavby na vodních nádržích a zdržích" (1987)

navazuje na ČSN 73 6500 "výpočet účinků vln"

přeliv šachtový

• Vhodný při menších návrhových průtocích nebo pokud je li obtížné vytvořit korunový přeliv nebo skluz od bočního popřípadě postranního přelivu v úzkém údolí se strmými svahy
• Výhoda - možné zapojení do sdruženého objektu nebo při využití obtokového tunelu jako odpadu od přelivu

• obsahuje vtokovou část, přechodovou část, šachtu, koleno a odpadní štolu
• Vtoková část zpravidla kruhová s normální nebo širokou korunou (u starších přehrad)
• na koruně a nebo i v  přechodové části se často navrhují usměrňující žebra – brání vzniku náhodných vírů a stabilizují proudění
• Přeliv nejčastěji nehrazený, může se ale hradit stavidlo vím segmentovým nebo válcovým závěrem

• Přechodová část spojuje v takovou část s šachtou– její tvar ovlivňuje i zahlcení přelivu, prověřuje se hydraulickým výzkumem
• Šachta na kruhový průřez s průměrem alespoň 3m a bývá zpravidla svislá
• V horní části voda padá za určitých průtoků volným pádem až do úrovně zahlcení odkud nastává tlakový průtok směsi vody a vzduchu plným profilem
• při šroubovitém pohybu vody má tento přechodový jev formu prstencového vodního skoku a vhání do tlakového průtoku pod sebou vzduch → ten zvětšuje provzdušnění proudu vyvolané volně padajícím paprskem
• Zahlcování šachtového přelivu
  • Se s větším průtoku postupně roste délka zahlceného úseku šachty
  • Vtoková i přechodová část přelivu musí být řešena tak aby se nezahltila dříve než šachta
• šachta přechází do odpadní štoly kolenem zpravidla kruhovým s co největším poloměrem zakřivení
• Odpadní štola v novém tělese je často dvouetážová
• spodní etáží se vede voda od přelivu a spodních výpustí
• Horní etáž  je přístupová
• Odpadní štola od šachtového přelivu se v poslední době navrhuje vesměs s volnou hladinou
  • dochází ke zpomalování pohybu
  • nutné dobře zavzdušnit
  • Průtok s volnou hladinou podstatně omezuje tlakové pulzace

• vývar za výtokem ze štoly má obtížnější hydraulickou funkci než vývar pod korunovým přelivem → Vodní proud na konci štoly je soustředěn na malou šířku → Mírné průtoky i rychlosti jsou velké 
• vtok do vývaru je téměř vodorovný
• Ve výtoku z vývaru do odpadního koryta s říčním prouděním mohou vzniknout 3 různé hydraulické režimy:
  • Výtok pod hladinou dolní vody
  • Nezahlcený výtok s povrchovým režimem (bývá nejčastější)
  • Dnový vodní skok - stačí obvyklý vývar, vhodné použít prahy

Při předběžných výpočtech se uvažuje:

Dokonalý:

Zahlcení při:

• h... výška přepadového paprsku
• R... poloměr nálevky

V rozmezí přechodový stav

• U nás součástí sdruženého objektu
• Budují se hlavně u sypaných přehrad
• Při výpočtu stability je nutné uvážit možné vibrace a tlak ledové celiny
  • Bezpečné vyloučení volného nezamrzne hladiny kolem objektu nejlépe bublinkováním

Darcyho zákon

(v této souřadné soustavě)

Rozstřikovací uzávěr

• Koncový regulační uzávěr
• Nejpoužívanější díky své jednoduchosti a nízké ceně
• Pevná část
  • kužel obrácený proti vodě na jehož vrcholu je přivařena ocelová tyč
  • radiálními žebry přivařenými k tyči a kužel je pevná část připevněna k plášti uzávěru
• Pohyblivá část
  • po vnější straně pláště pevné části se pohybuje prstencová pohyblivá část uzávěru vedená lištami
• V uzavřené poloze dosedá pohyblivá část na věnec těsněním připevněný ke kužel
• nevýhodou je široký paprsek rozprašovat vodu do značné vzdálenosti
•  

Kůželový uzávěr

• Regulační uzávěr s mezikruhovým průřezem průtočné plochy
• Uzavírá se pohybem válcového tělesa s rovným koncem ve směru osy potrubí buď po vodě nebo proti vodě
• Odvozen z jehlového uzávěru
• Zavzdušňovací kus za uzávěrem

Odplavitelná hrázka

U sypaných přehrad je možno při velkých návrhových průtocích zlevnit přelivný objekt převedením části kontrolní povodně pomocným přelivem - odplavitelnou hrázkou.

Po určitou kótu hladiny působí jako vzdouvací objekt. Když ja kóta překročena, začne se voda přes hrázku přelévat a přibližně při výšce přepadového paprsku 50cm jí odplaví. No povodní je nutno hrázku znovu nasypat.

Výhodná je li velký rozdíl mezi kontrolní a návrhovou povodní

přeliv korunový

• Hlavní výhodou je svedení vodu do toky pod nádrží velmi jednoduchým způsobem– po vzdušným líci/svahu přehrady
• typický pro betonové popřípadě zděné přehrady, snad jen s výjimkou klenbových přehrad - zde přelivná hrana případně zakřivená
• Tvar tak, aby co největší součinitel přepadu m
• přelivné plochy se konstruují na principu proudnicových ploch
  • mohou být tlakové, bezpodtlakové nebo podtlakové
• před uzávěrem je drážka provizorního hrazení
• od korunového přelivu padá voda do vývaru zpravidla volným pádem
• u nízkých sypaných přehrad se vytváří betonový funkční blok pro korunový přeliv

Typy

Tunelové přelivy

Hrazený hydrostatickým vahadlovým uzávěrem

Výpočet výběhu větrové vlny

Rychlost větru 10m nad hladinou

Zvolit si s rozmezí:

Ve skutečnosti měření.

Schéma výpočtu Efektivní délky rozběhu větrové vlny

vzorec

H ... hloubka vody před zemním tělesem

h ... výška výronové plochy na vzdušním líci zemního tělesa

L ... délka zem. tělesa

k ... součinitel filtrace

Klapkový uzávěr

• Neregulační uzávěr
• Uzavíracím tělesem je deska čočkovitého tvaru, otočná v čepech uložených v pouzdře uzávěru
• deska zmenšuje průtočnou plochu i v otevřené poloze
• Osa klapky je vodorovná nebo svislá a bývá mimoběžná k ose potrubí, aby přetlak na větší polovinu dotlačoval klapku na těsnicí lišty
• jednoduchý, ale málo těsní

Násoskové přelivy

Typy uzávěrů na výpustích

Při volbě typu uzávěru vycházíme především z požadované funkce – například požadavek regulace průtoku velké těsnosti malých ztrát za plného otevření a podobně - a z charakteristik jednotlivých typů. Uzávěry jsou nejčastějším zdrojem poruch výpustí. Musí se pamatovat na možnost poruchy za provozu a musí se zajistit podmínky pro její odstranění

Prstencový uzávěr

Regulační uzávěr s mezi kruhovým průřezem průtočné plochy

Nejpříznivější výtokové poměry - zejména při menším otevření a při některých spádech

Segmentový uzávěr

• Koncový regulační uzávěr
• Může se použít i uvnitř štoly ve spojení s uzávěrou šachtou
• Kruhový průřez se před ním převádí přechodovým kusem na obdélníkový
• U starších výpustí se používal segment obrácený proti vodě konvexní stranou jako u jednotlivých segmentových uzávěrů
• Je možno kotvit do betonu jen shora a zdola, po stranách musí zůstat volný
• Poháněn hydromotorem

Místní ztráty

• česle, vtok, uzávěry, změna směru, zúžení
• většinou ale přímá potrubí o konstantním průměruz

dočasné hrázky

nechci aby se někde přelévalo → pytle s pískem na koruně

Prázdnění nádrže – úplné nebo částečné

• Je dán požadavek na vyprázdnění nebo povyprázdnění nádrže za určitou dobu T
• Postupuje se sbližováním
• Odhadne se průřez výpusti S1 a hledá se k němu početně nebo graficky příslušné T1 tak, že se stanoví pro jednotlivé vrstvy nádrže dílčí doby potřebné k jejich vyprázdnění a stanoví se výsledné T
• každé vrstvě a objemu Vx přísluší jiné Hx a jemu určité Ox
  • P - přítok do nádrže

Bezpečnostní přelivy

• Pojistná bezpečnostní zařízení proti přelití
• zajišťuje neškodné převedení povodňových průtoků do koryta pod přehradou
• Prvořadý význam spolehlivost jeho funkce ← Závisí na spolehlivost jí hydrologického podkladu o kombinačních průtocích a objemech povodních na správném hydraulickém výpočtu přelivu i odpadu od něho na správném návrhu a provedení příslušných objektů a konstrukcí a na odborném provozu
• U sypaných přehrad je nutno vyloučit přelití přehradního tělesa
• bez přelivu mohou být pouze horní nádrže přečerpávacích vodních elektráren, poldry a jiné nádrže bez vlivu vlastního povodí - spolehlivě zajištěno, že nedojde k jejich přeplnění

Návrhová povodňová vlna (NPV)

Graf pro stanovení charakterisitcké výšky vlny v hlubokém a mělkém pásmu

Převod větru na hladinu

Brýlový uzávěr

• Neregulační uzávěr
• Uzavíracím tělesem je deska vyšší než dvojnásobek světového průměru potrubí
• V 1 polovině je otvor stejných rozměrů a tvarů jako potrubí
• Dneska se pohybuje v tělese uzávěru kolmo na osu potrubí
• Výška brýlové ho uzávěru je vyšší než trojnásobek průměru potrubí
• těsnost je velmi dobrá

Klínový uzávěr

• Zpravidla ne regulační uzávěr
• uzavíracím tělesem je klínová deska
  • pohybuje se v tělese uzávěru kolmo na osu potrubí
  • Při vytažení se dneska zasune do pouzdra
  • Pohyb se děje otáčivým táhlem se závitem v matici (elektrický motor nebo ručně) nebo servomotorem s posunem táhla ve směru zdvihu
  • těsnost je velká použitelnost při menších průměrech i pro největší tlaky prostřední tlaky asi do průměru 2m
  • Nehodí se pro mezipolohy

Spodní ("základová") výpust

• u dna nádrže
• slouží k:
  • regulaci hladiny vody v nádrži,
  • zajištění požadovaného průtoku
• u vysokých přehrad i střední výpusti
• v tělese (kratší) nebo mimo
  • betonové: ocelové potrubí
  • sypané: beton. objekt spodních výpustí

Nehrazené přelivy

• Především bezpečnější protože jejich funkce závisí jen na poloze hladiny v nádrži
• Konstrukčně jednodušší, vyžadují minimální údržbu
• Nevýhoda: pro převedení velkých průtoků vyžadují buď velkou přepadovou výšku nebo velkou délku přelivné hrany
  • Maximální přepadová výška nehrazeného přílivu se omezuje na 1,5 až 2m

Dimenzování

Výpočtové výšky a periody vln (op ravděpodobnosti překročení 13%)

Parametry : → Grafy

Odečteme hodnoty:

Dopočítáme z nich:

Koeficient K_w

Hydraulický výpočet

• Volíme nejnepříznivější případ, který zahrne i plnění všech ostatních účelů
• pro každý účel – návrhové kritérium – je nutné znát dvojici návrhových hodnot Q a H

Vypouštění neškodného průtoku za povodně

• Vypouštění neškodného odtoku Qn
• Tlačná výška Hz
• Určitý počet výpustí mimo provoz (popř. ty s největší kapacitou)
•  

Hrazené přelivy

• Výhody:
  • Možnost regulace hladiny v rozsahu hrazené výšky
  • Povodňové průtoky je možno převést bez zvyšování hladiny v nádrži
  • Dálku přelivné hrany je možno ve srovnání s hrazeným přelivem podstatně snížit
• Nevýhody:
  • možnost selhání
  • Vyšší náklady
  • Nároky na údržbu
  • Nároky na obsluhu
• použití jezových uzávěrů– převážně 2 typy: klapkový uzávěr pro nižší hrazené výšky (3 - 4m) a segmentový uzávěr pro vyšší hrazené výšky (až do 18m)

Kontrolní povodňová vlna (KPV)

Graf pro stanovení periody vlny v hlubokém a mělkém pásmu

Zvýšení hladiny vlivem namáhání větrem k objektu

delta - úhel mezi větrem a normálou k objektu

Konstrukční řešení

Stavidlové uzávěry

• Zpravidla se vytahují vzhůru, mohou být i spustené nebo mohou umožňovat obojí pohyb
• Před pilířovou drážkou pro pohyb stavidla je dráčka pro provizorní hra divadla
• Manipulační most a jeřábová dráha musí být dostatečně vysoko → vysoké pilíře
• Pro rozpustná stavidla stačí pilíře nižší

Sektorový uzávěr

• Velká tlačná komora

Betonové tíživé přehrady

• Revizní uzávěr – stavidlo
• Návodní provozní uzávěr– stavidlo na potrubí
  • komora uzávěru je důkladně za vzdušněna potrubím z koruny přehrady
• Povodní provozní uzávěr je rozstřikovací - potrubí před ním je zúženo → menší průměr uzávěru
• Vtok je rozšířený a má obdélníkový průřez, teprve za návodním provoznímu závěrem je proveden přechod z obdélníkového průřezu na kruhový
• spojení spodních výpustí a přelivu do 1 funkčního bloku je pro moderní tíživé betonové přehrady typické

Funkce výpustí

• Prázdnění nádrže – úplné nebo částečné
• Vypouštění neškodného průtoku za povodně
• Nalepšování průtoku pod přehradou
• Převádění průtoků za opravy při prázdné nádrži
• Převádění průtoků zástavby

Uzávěry přelivů

• Hrazením zvětšujeme ovladatelný prostor nádrže
• Zvýšení nákladů na hradící konstrukce a jejich údržbu
• Při částečném vyhrazení může voda přepadat horem (hrazení spustené nebo sklopné, dovoluje jemnější regulaci odtoku) nebo vytékat spodem
• stavidlové, segmentové, klapkové, vahadlové a sektorové uzávěry,..

Přelivné plochy

U bezpodtlakových ploch je h = hn součinitel přepadu m = 0,48-0,49

Pavlovského vzorce:

Uvažujeme každou 100. vlnu

trvání účinku větru

T - výpočtová perioda vln

Úprava rychlosti dle délky trvání (iterace)

zvyšuji w_10,z

Nalepšování průtoku pod přehradou

• Tlačná výška Hs

Délka vlny

Pancéřovaná tlumící komora/kanál

Sypané přehrady

• Složitý funkční objekt → Vtoková část, štola a výtoková část
• takový objekt – česle, vtokdo vypustí, výpustné potrubí s uzávěry a komora uzávěrů
• ocelové potrubí minimální délky ústící do odpadní štoly
• revizní uzávěr a návodní provozní uzávěr je klínu, původní provozní uzávěr je rozstřikovací
• výpustné potrubí ústí do zalomeného pancéřovaného odpadního kanálu
  • Navržen tak, aby se v něm tvořil prstencový vodní skok který zajistí intenzivní provzdušnění vypouštěné vody
  • Voda odtéká odpadní štolou nad níž je komunikační chodba pro přístup do komory uzávěru
• jen výjimečně se dnes potrubí spodních výpustí ukládá do štoly pod celým tělesem sypané přehrady

Převádění průtoků za stavby nebo při opravě

• Tlačná výška dle výšky provizorní hrázky

Vahadlový uzávěr

• Sklopný uzávěr
• Tlačná komora do níž se vahadlo sklápí má značné rozměry
• Výška hrazení je omezena do 4m vzhledem k prostornosti tlačné komory

Segmentový uzávěr

• Zpravidla se zvedá ale může se i spouštět
• Nižší pilíře než u segmentu
• Menší zdvižená síla
• Velmi oblíbený uzávěr
• Už zdvižných segmentů lze získat výhodu regulace horem nasazenou klapkou

Klapka

• Nejjednodušším uzávěrem sklopným dolů
• Ve sklopené poloze je součástí bell plochy
• Dutá konstrukce zajišťuje prostorovou tuhost
• Hrozená výška zpravidla nepřesahuje 4m

Postupová rychlost vlny

Výška výběhu vlny

Hodnoty hyperbolických funkcí

Prstencový skok

• Hydraulický jev na přechodu prstencového proudění do průtoku plným profilem, vodní skok v potrubí
• tlumení kinetické energie s oxidací vody pomocí přechodového jevu proudění
• pro jistotu vytvoření jevu je vhodné odpadní kanál nechat klesat za výtokem z uzávěru
• přechodový jev proudění vhání vzduch do tlakového průtoku  → za ním dojde k silně turbulentním proudění směsi vody a vzduchu →  dokonalé nasycení vody kyslíkem (významné u vod chudých na kyslík)

Graf pro stanovení k_p

Koeficient k_d, drsnost svahu