OHO – přírodě blízká opatření

			EN	D	PL

O prezentaci

SPLAVENINOVÝ REŽIM V ŘECE OPAVĚ A JEHO OVLIVNĚNÍ NÁDRŽÍ NOVÉ HEŘMINOVY

Řeka Opava je příkladem vodního toku, na kterém lze dobře dokumentovat přirozený chod splavenin. Sedimenty uložené na dně řeky Opavy jsou tvořeny převážně štěrkem s příměsí písku, jejichž granulometrické i mineralogické složení vychází z geologických poměrů jesenického masivu a podhůří Jeseníků. V převážné části koryt je dobře vyvinutá dnová krycí vrstva z vytříděných odolných zrn větší velikosti, tvořící přirozenou dlažbu a zvyšující odolnost dna proti vymílání. Prakticky to znamená, že významnější změna reliéfu dna vymíláním nastává až za vyšších průtoků po narušení krycí vrstvy, tedy později, než by odpovídalo zrnitostnímu složení sedimentů ve větší hloubce pode dnem.

V případě výstavby VD Nové Heřminovy dojde k usazování zrn splavenin v nádrži. Největší zrna by se usazovala ve vyústní trati toku, menší zrna se usadí poněkud dále v nádrži, nejmenší zrna projdou celou nádrží a za vysokých průtoků mohou odcházet i bez usazení. Sedimentace v nádrži a s tím spojené zmenšování objemu nádrže je chápáno jako negativní jev spojený se vznikem nádrže. Do úseků pod nádrží by pak nepřicházely žádné hrubozrnější splaveniny, což by vyvolalo projevy tzv. „hladové vody“ spojené s nežádoucím dlouhodobým vymíláním říčního dna a zahlubováním koryta.

V roce 2009 jako součást přípravných prací OHO vypracovala Laboratoř vodohospodářského výzkumu při Ústavu vodních staveb FAST VUT v Brně (LVV) specializovanou studii Posouzení splaveninového režimu a prognóza, která

provedla kvantitativní analýzu chodu splavenin řeky Opavy v úseku Kunov – Krnov (po soutok s Opavicí),
posoudila vliv opatření navrhovaných v rámci záměru OHO na splaveninový režim řeky Opavy a prognózovala vývoj splaveninového režimu z hlediska kvalitativního a kvantitativního,
doporučila kompenzační opatření, jimiž by bylo možné omezit případné negativní vlivy opatření navrhovaných v rámci záměru OHO na splaveninový režim.

Studie mohla vycházet i z kvalitativních rozborů splavenin, které byly stejným pracovištěm v minulosti prováděny pro správce toku – Povodí Odry státní podnik. Podklady byly doplněny dalšími odběry vzorků. Do studie jsou zahrnuty i přítoky řeky Opavy - Oborenský potok, Čakovský potok, Zátoráček a Krasovka, které mají pro daný úsek toku z hlediska hydrologického i z hlediska přísunu splavenin nezanedbatelnou roli. Z výsledků rozborů splavenin v okolí Nových Heřminov je patrné, že jejich skladba je výrazně ovlivňována velkými vodami, erozivní činností vody a poměrně velkým podélným sklonem území. Výsledky průzkumů provedených LVV korespondují s dalšími známými hodnotami ze splaveninových průzkumů ve sledovaném úseku toku. Pro profil hráze VD Nové Heřminovy byl odvozen podle analogie průměrný roční chod splavenin 7 500 t. Z průměrných hodnot výrazně vybočují povodňové situace (extrémní chod splavenin nastal například za povodně r. 1997) a na základě simulace vývoje koryta toku by mohl průchod splavenin v profilu hráze při stoleté povodni překročit i 15 000 t.

Prognóza vývoje koryta do roku 2020 bez technických zásahů ukázala, že nebude docházet k podstatným změnám na toku, tok se postupně dostává do ustáleného stavu se zmenšující se tendencí změn. Vlivem nasycení proudu splaveninami z horního úseku se ve značné míře vyrovnává vymílání a usazování.

Naopak po výstavbě nádrže by byl chod splavenin těsně pod nádrží nulový a zvyšoval by se jen přísunem z přítoků a erozí koryta s dlouhodobým negativním vlivem na jeho vývoj. Negativní vlivy by se různým způsobem promítaly ve všech projektovaných úsecích až do Krnova.

Uvedený problém není možné řešit žádným přijatelným způsobem úpravy toku. Prakticky existuje jediná možnost, a tou je vytvořit umělý transport splavenin.

K naplnění požadavku na kompenzaci přerušení chodu splavenin v řece Opavě v případě výstavby VD Nové Heřminovy byla navržena technická a organizační opatření:

Do souboru opatření bylo zařazeno vytvoření usazovacího prostoru pro akumulaci a řízené odtěžování splavenin v konci vzdutí nádrže Nové Heřminovy;
Do souboru opatření byl zařazen vymílací („rozplavovací“) prostor pro řízenou dotaci splavenin do toku pod přehradním profilem;
Technické návrhy úprav toků v úseku pod nádrží byly doplněny o příčné prahy, které nevytvářejí výškové stupně, ale které stabilizují výškovou úroveň dna a bermy v rozhodujících profilech;
Všechny návrhy technických řešení byly analyzovány na 2D matematických modelech a rychlosti vznikající v proudovém poli byly upravovány s ohledem na žádoucí vývoj koryta;
Do souboru provozních činností byly zařazeny těžba sedimentů, jejich převoz a ukládání v rozplavovacím prostoru.

Technické řešení umělého transportu sedimentů je předurčeno především velikostí zrn, přesun materiálu je fakticky řešitelný pouze nákladními automobily.

Pro návrh usazovacího prostoru v konci nádrže bylo doporučeno provést modelový výzkum. Manipulace se sedimenty byla zařazena do rozsahu předpokládaných provozních činností správce vodního díla. Technické řešení rozplavovacího prostoru pod hrází bylo optimalizováno s využitím matematických modelů a fyzikálního modelového výzkumu. Výsledky modelového ověření technických návrhů byly promítnuty do projektové dokumentace příslušných staveb.

Návrh a modelové ověření prostoru pro ukládání splavenin pod vodním dílem Nové Heřminovy

Prostor pro ukládání a rozplavování splavenin je navrhován jako součást úpravy koryta (cca 500 m) pod hrází vodního díla v prostoru existujícího pevného jezu nad obcí Zátor, který bude v rámci OHO rekonstruován. Hlavní funkcí objektu je dotace splavenin do toku Opavy pod VD Nové Heřminovy tak, aby bylo kompenzováno přerušení jejich chodu, ke kterému vlivem existence nádrže dojde. Cílem návrhu bylo minimalizovat vznik projevů „hladové vody“ pod VD a v níže položených říčních úsecích. Projekční práce sestávaly z hydrotechnických výpočtů, návrhu stavebních objektů a říčních úprav, funkčnost navrhovaných opatření byla prověřována za pomoci 2D matematického modelování proudění. Projektový návrh byl upravován a potvrzen na základě výsledků z fyzikálního modelového výzkumu, který byl řešen v LVV VUT v Brně. Ve spolupráci projektantů a výzkumné laboratoře byl proveden výchozí návrh technického řešení dotačního (rozplavovacího) prostoru, který je součástí uzlu zahrnujícího také jezové těleso, vývar, koryto v nadjezí a podjezí, nátok do náhonu, zaústění pravobřežního přítoku v nadjezí, stabilizační prvky, sjezd do koryta a zaústění obtokového koryta v podjezí.

Následovalo zbudování fyzikálního modelu a první série experimentů. Výsledky prokázaly nadměrnou intenzitu vymílacích procesů v dotačním prostoru. Výchozí návrh byl proto pozměněn - byla rozšířena kyneta ve dně z 10 m na 12 m šířky. Souběžně se prováděly úpravy jak fyzikálního modelu, tak modelů matematických. Následovala další část experimentů, při nichž se proudění a vymílací procesy přibližovaly požadovaným parametrům, z vyhodnocení modelů vyplynuly dílčí úpravy technického řešení zlepšující odolnost objektů a navazujícího koryta.

Průtokové poměry pod nádrží Nové Heřminovy se budou lišit od přirozeného stavu. Větší povodně (nad Q = 100 m³/s) budou nádrží transformovány na průtok 100 m³/s, s průtoky nad tuto velikost tedy nelze počítat pro transport splavenin v úseku pod hrází. Proto bylo v počátku prací doporučeno do dotačního prostoru ukládat splaveniny s frakcí o maximální velikosti zrna 60 mm (určeno na základě výsledků předchozí studie LVV a analýzy zrnitostních křivek z odběrů v lokalitě Nových Heřminov). Po experimentálním přešetření na fyzikálním modelu byla maximální velikost zrna zvýšena na 80 mm. Uvedený limit zohledňuje jak vymílací schopnosti prostoru pro ukládání splavenin, tak i unášecí schopnosti v navazujících říčních úsecích. Zvolená velikost zrna bude eliminovat možnost vzniku dnové dlažby v dotačním prostoru i nechtěné zanášení koryta bezprostředně pod objektem po toku hrubozrnným materiálem. Předpokládá se, že vrstva sedimentů ukládaných na dno bude 0,80 m (0,4 m pod a 0,4 m nad teoretickou niveletu). Skutečná úroveň opevnění dna záhozem s urovnaným lícem bude 0,4 m pod úrovní teoretické nivelety.

Dle výsledku fyzikálního modelu a návrhu v DÚR se předpokládá, že po úplném vyprázdnění prostoru bude možné jednorázově ukládat splaveniny o objemu až 1700 m³. Materiály s větší zrnitostí (než 80 mm) mohou být umisťovány přímo do toku v rámci provozních činností, pokud by bylo třeba usměrnit vývoj koryta.

Navrhovaným opatřením dojde do průtoku kolem Q₂₀ k zamezení a při průtocích vyšších než Q₂₀ ke zmírnění efektu tzv. hladové vody, která by jinak způsobovala postupné zahlubování koryta řeky Opavy pod vodním dílem Nové Heřminovy s nepříznivým vlivem na přírodní podmínky údolní nivy řeky Opavy.