Protipovodňová ochrana města Chocně

• Foto

Opatření v horním povodí Tiché Orlice
V silně urbanizovaném a relativně úzkém údolí řeky Tiché Orlice je zajištění protipovodňové ochrany zástavby, kapacitně vyhovující regulací toku či výstavbou ochranných hrází, mnohdy velmi problematické nebo prakticky nemožné. Vzhledem k tomu, že v údolí Tiché Orlice nebyl nalezen vhodný prostor pro umístění významné retenční nádrže s rozhodujícím vlivem na průběh povodní, bylo rozhodnuto zajistit transformaci povodňových vln v horních částech povodí výstavbou suchých nádrží – poldrů, respektive zvýšením ochranné funkce stávajících vodních nádrží. Dále pak byly navrženy dílčí úpravy koryt toků či rekonstrukce regulačních staveb. Proto byly vybudovány dvě soustavy poldrů, a to v pramenní oblasti Tiché Orlice a v horním povodí říčky Třebovky, kde je potřebný objem retenčního prostoru získán také rekonstrukcí rybníku Hvězda.

Protipovodňová opatření v obcích u Třebovky a Tiché Orlice
Poté, co byla provedena opatření ke snížení kulminačních průtoků v horních částech povodí, mohlo se přistoupit k budování protipovodňové ochrany v obcích a městech. Na Třebovce se jednalo o zkapacitnění koryta v úseku Dlouhá Třebová–Hylváty na návrhový průtok cca Q₅₀ (51,6 m³/s). Úprava koryta zahrnovala také výstavbu protipovodňových zdí a vakového jezu v Hylvátech. Protipovodňová ochrana na Třebovce se připravuje také v úseku Třebovice–Česká Třebová.

Na Tiché Orlici je připravován úsek Ústí nad Orlicí–Kerhartice, v Brandýse nad Orlicí je již ve výstavbě protipovodňová ochrana s úrovní ochrany na Q₁₉₉₇ (215 m³/s po transformaci vybudovanými suchými nádržemi), převýšení ochrany je 40 cm.

V současné době se na Tiché Orlici dále připravuje projektová dokumentace na protipovodňovou ochranu obce Plchovice.

Návrh protipovodňové ochrany Chocně
Hodnocením naléhavosti zvýšení protipovodňové ochrany města Choceň a vhodností technických opatření na řece se zabýval již v letech 2001–2003 výzkumný projekt FLAMOR, řešený katedrou hydrotechniky Stavební fakulty ČVUT Praha v součinnosti s příslušným ústavem Technické univerzity v Lausanne (Švýcarsko). Z řady variant technických řešení simulovaných na matematickém modelu vyšla nejefektivněji varianta rekonstrukce regulovaného koryta řeky, vybudovaného na přelomu 20. a 30. let minulého století. Varianty, v nichž se převáděly části průtoků náhonem na MVE nebo zkapacitňoval průtočný profil v místě železniční vlečky do Běstovic se, ukázaly jako méně vhodné nebo neúčinné. Uvedená hodnocení protipovodňových opatření v Chocni již počítala s transformačním účinkem retenčních staveb (poldrů) v horní části povodí.

Pro návrh technického řešení protipovodňové ochrany města Chocně bylo nutno stanovit návrhový průtok, do jehož dosažení bude zástavba města ochráněna. K rozhodování o jeho hodnotě byly použity studijní práce prof. Ing. Miloše Starého, CSc., vedoucího ústavu vodního hospodářství krajiny Stavební fakulty VUT v Brně. V těchto pracích byly jednak vyhodnocovány reálné i hypotetické povodňové situace v povodí Tiché Orlice a hlavně účinnost rozhodujících retenčních nádrží (poldry na Tiché Orlici a Třebovce a rekonstruovaný rybník Hvězda na Třebovce) ve vztahu k vývoji povodňových průtoků po trase obou vodních toků, tedy i v Tiché Orlici v Chocni. Z těchto vyhodnocení mimo jiné vyplynulo, že při povodni v roce 1997 byl v Chocni dosažen kulminační průtok výrazně vyšší než stoletý (četnost opakování je za současného stavu velmi malá – odhad Q₅₀₀ až Q₁₀₀₀) a po výstavbě retenčních nádrží by byl transformován o cca 20 %, tedy z 273 m³/s na 217 m³/s. Město Choceň by mělo být ochráněno proti záplavám stejně jako obdobné městské zástavby, a to do výše stoleté vody. Pracovníci Povodí Labe, s. p., vyhodnotili na matematickém modelu Hydrog (od prof. Ing. Miloše Starého, CSc.), že stoletý průtok bude retenčními nádržemi transformován obdobně jako povodňový průtok dosažený v roce 1997 o cca 20 %, tedy ze 235 m³/s na 189 m³/s. S ohledem na výše uvedené (standard ochrany měst, jako je Choceň na Q₁₀₀) a na povinnost udržet kladnou poměrnou ekonomickou efektivnost řešení (v případě řešení ochrany města na průtok roku 1997 by vyšla ekonomická efektivnost výrazně menší než 1 a nebylo by možno stavbu zařadit do uvedeného dotačního Programu prevence před povodněmi) byla tato hodnota projektantem protipovodňových opatření, po dohodě s představiteli města Choceň, zvolena jako návrhový průtok. V souladu s platnými předpisy bylo navrženo převýšení zdí, hrází a betonových i mobilních stěn o 40 cm nad úroveň hladiny při tomto průtoku. Nezanedbatelným důvodem, proč byla také zvolena hodnota návrhového průtoku 189 m³/s, bylo urbanistické zapojení stavby do intravilánu města. Tato hodnota totiž znamená, že převážná část PPO je koncipována jako plné zábradlí výšky cca 1,10 m, a nedochází tak k necitlivému oddělení prostoru řeky od zbytku města. Řeka Tichá Orlice tak zůstává součástí životního prostoru obyvatel Chocně. Koncepce byla v průběhu projektové přípravy konzultována s městským architektem doc. Mužíkem, který zpracoval návrh pohledové části PPO. V souladu s jeho návrhem byla na část zdí aplikována pohledová matrice Tigris.

Geologie
Inženýrskogeologickým průzkumem, zpracovaným RNDr. Medříkem, byly zjištěny následující geologické podmínky lokality. Hodnocená lokalita patří do geomorfologického okrsku Choceňská plošina v rámci širšího celku Orlická tabule. V minulosti, zhruba od roku 1839, došlo k poměrně podstatným změnám topografie města a vodotečí. Koryto Tiché Orlice bylo mírně napřímeno, pod vrchem Homola na levém břehu pak přeloženo dále od svahu. Dřívější meandrující boční koryto, procházející částečně dnešní zástavbou na „ostrově“ tvořeném Tichou Orlicí a energetickým náhonem, bylo zasypáno. Náhon byl prohlouben a prodloužen k řece. Předkvartérní podloží je v území budováno sedimentárními horninami, většinu ploch tvoří slínovce. Jejich povrch není rovinný – před ohybem řeky leží tyto horniny zhruba 10 m pod terénem, u ohybu řeky pak cca 3 až 4 m pod terénem. Slínovce (jílovce s obsahem vápníku) jsou šedivé jílovité horniny, téměř nevrstevnaté, s bělejšími místy tam, kde je větší obsah vápníku. Kvartérní fluviální sedimenty uložené na slínovcích jsou tvořeny odspodu:

• štěrkopísky údolní terasy, jejichž mocnost kolísá od cca 8 m na pravém břehu náhonu a klesá místně až na cca 0,20 m podél pravého břehu Tiché Orlice; v některých místech štěrkopísky zcela mizí – vykliňují;
• hlinitými písky střídavého výskytu mocnosti do cca 1,0 m;
• holocénními náplavovými hlínami velmi malé propustnosti, hlíny se při povrchu území střídají s antropogenními vrstvami – navážkami;
• antropogenními vrstvami, tvořenými navážkami různorodého složení a proměnné mocnosti, dosahující průměrně až několik metrů, největší mocnost byla identifikována cca 3,7 m na levém břehu Tiché Orlice v okolí vrtu V14. Navážky mají pouze malý (místy prakticky nulový) obsah stavebního odpadu, charakteru spíše zemních sypanin. Vzhledem ke svému stáří a ulehlosti jsou místy obtížně rozlišitelné od původních rostlých zemin.

Podzemní voda vytváří v údolní nivě Tiché Orlice souvislou, průlinově propustnou zvodeň. Pro účely PPO je podstatná podzemní voda vázaná v kvartérních sedimentech. Tato zvodeň je hydraulicky odstíněna hydroizolátorem slínů a slínovců od puklinových, vodárensky využívaných struktur křídového skalního podloží. Povrch slínů a slínovců proto tvoří bazální izolátor.

Hladina kvartérní zvodně je ovlivněna povrchovými toky (Tichou Orlicí, energetickým kanálem) s místním vzdutím jezovými stavbami. Hladina podzemní vody byla zastižena průzkumnými pracemi v hloubce 1,6 až 6,1 m pod terénem, což zhruba odpovídá kótám 283,30 m n. m. (BPV) v nadjezí jezu v km 28,378 km Tiché Orlice, cca 281,50 m n. m. v podjezí. Proudění podzemní vody je ve štěrcích, štěrkopíscích a píscích převážně ve volném režimu. V místech, kde je proud podzemní vody omezen málo propustnými hlínami, dochází lokálně k napjatému proudění.

Stavební řešení
V první fázi přípravy projektové dokumentace bylo třeba vyhodnotit, jaký typ konstrukce protipovodňové ochrany bude v lokalitě použit. V úsecích, kde byl dostatek místa pro zemní konstrukci, byla použita homogenní hráz. Jedná se především o úsek v dolní části města u zahrádkářské kolonie. Dvě menší hráze byly zřízeny v Pelinách a podél ulice Pardubická. Již v průběhu projektování se ukázalo, že zajistit dostatek vhodné kvalitní zeminy pro hráze nebude jednoduché, nakonec se podařilo většinu zeminy získat ze stavby silnice Solnice–Rychnov nad Kněžnou. V té době však ještě nebyl vybrán zhotovitel stavby PPO v Chocni, proto zeminu odkoupil investor stavby (Povodí Labe, s. p.) a zemina byla deponována na vhodném místě v blízkosti stavby. Tato zemina byla z důvodu vysoké vlhkosti před ukládáním do tělesa hráze upravována přidáním 2 % CaO.

Vzhledem k tomu, že převážná část protipovodňové ochrany je situována v intravilánu na břehové hraně řeky Tiché Orlice, bylo nutné vybrat vhodný typ konstrukce PPO, který bude umožňovat výstavbu ve stísněných podmínkách města s ohledem na okolní zástavbu a množství inženýrských sítí. Zatímco pro nadzemní část byla jednoznačně zvolena železobetonová konstrukce, v případě podzemní těsnicí části přicházely v úvahu podzemní stěny budované klasicky pomocí drapáku nebo clona z tryskové injektáže. Další možností byla technologie beraněných štětových stěn. Po konzultaci s pracovníky firmy Zakládání staveb, a. s., kteří provedli cenovou kalkulaci možných variant, a s přihlédnutím k prostorovým možnostem stavby, byla vybrána varianta štětových stěn. Ta měla kromě relativní technologické jednoduchosti a malého nároku na prostor i výhodu v rychlosti postupu výstavby a vysokém stupni zajištění těsnosti podloží. Spodní štětová konstrukce působí jako vetknutý nosník a přenáší zatížení od horní železobetonové konstrukce do podloží. Spojení podzemní a nadzemní konstrukce se děje přes železobetonový základový pás, uložený pod terénem. Pro tuto technologii jsou zde i příznivé geologické podmínky, které umožňují bezproblémové zarážení štětovnic. Budování štětové stěny se v řadě případů děje v bezprostřední blízkosti zástavby nebo inženýrských sítí. Z tohoto důvodu byla navržena technologie vysokofrekvenčního bezrezonančního beranidla, která eliminuje možné poruchy na okolní zástavbě.

Ve výjimečných případech, v místech, kde nebylo možné k těsnění podloží použít štětovou stěnu, byla použita trysková injektáž (křížení s komunikací Pardubická), příp. monolitická podzemní stěna.

Ze studie zpracované prof. Jaromírem Říhou z VUT v Brně byla stanovena hloubka podzemních stěn PPO dle lokality, geologie a hrazené výšky od 2 m po 5,7 m.

Účelem podzemních podzemních konstrukcí je zabezpečení statické stability navržených zdí a zajištění filtrační stability podloží. Porušení vnitřní erozí může vzniknout v určité omezené oblasti podloží. Jedná se o místa nejvíce namáhaná proudovým tlakem, oblasti styku různých materiálů, případně o nejslabší místa konstrukce. Vznik lokální filtrační nestability může při déletrvající povodni vést k šíření vnitřní eroze do stále se zvětšující oblasti, což může v krajním případě znamenat i poruchu celé konstrukce. Vzhledem k tomu, že velká část protipovodňových opatření je založena v heterogenních navážkách, byla jako mezní stanovena hodnota středního hydraulického gradientu J_KRIT = 0,2, a to jak u protipovodňových zdí, tak u ochranných hrází. Tím, že podzemní konstrukce nedosahují nepropustného podloží, nepřerušují komunikaci mezi povrchovým tokem a zvodní. To umožňuje zachovat přírodní režim proudění podzemní vody v území.

Průsaky
Vzhledem k existenci propustného podloží může během povodně dojít k průsakům za PPO. Průsaky byly vyčísleny řádově na jednotlivé stovky l/s. Proto jsou v chráněném území navržena místa soustředění vnitřních vod, odkud je bude nutné v průběhu povodně přečerpávat zpět do řeky. Projekt PPO počítá i s nákupem čerpací techniky s dostatečným výkonem. Zajištění tohoto úkolu, zabraňujícího zaplavení chráněného území, bude následně zahrnuto do povodňového plánu města.

Vakový uzávěr náhonu
Část města Chocně tvoří „ostrov“ mezi Tichou Orlicí a kanálem, na kterém je umístěna malá vodní elektrárna. Protipovodňové opatření se provádí pouze podél toku Orlice, a proto bylo nutné v rámci projetu navrhnout protipovodňový uzávěr na vtoku do tohoto náhonu. V rámci projektové přípravy byla posuzována varianta s hradidly zasunovanými do drážek a varianta vakového uzávěru plněného vodou. Vzhledem k velké šířce vtoku (15 m) by ve variantě hradidlové vycházely vodorovné prvky příliš dlouhé a těžké. A z důvodu pouze jednostranného přístupu k uzávěru by i při rozdělení vtoku na části bylo nutné použít jeřáb. V dané lokalitě také dochází k pravidelnému usazování splavenin, což by v případě hrazení hradidly znamenalo vyčistit před povodní základový práh a drážky. V době stoupající hladiny je taková manipulace v korytě za použití potápěčů značně problematická, a proto byla s přihlédnutím k těmto skutečnostem nakonec vybrána varianta uzávěru vakového o výšce 2,7 m, který je bezproblémově manipulovatelný při všech vodních stavech. Výhodou tohoto řešení je i možnost kontrolovaného zatopení chráněného území v případě, že hladina při povodni dosáhne horní hrany protipovodňových opatření a začne se přelévat.

Rekonstrukce mostu
V rámci modelových výpočtů proudění bylo zjištěno, že stávající most přes Tichou Orlici u Obchodní akademie zhoršuje při zvýšených vodních stavech odtokové poměry v úseku proti proudu od mostu po válcový jez u Zámku. Tato skutečnost byla potvrzena i videozáznamem povodně z roku 1997, na němž je patrné výrazné zanoření konstrukce mostovky pod hladinu. Vzhledem ke stáří mostu, jeho stavu a možnosti zachytávání plavenin v případě povodně bylo rozhodnuto o jeho rekonstrukci.

Jedná se o monolitickou předpjatou konstrukci o dvou polích, spodek mostovky je umístěn nad návrhovou hladinu. Délka mostu je 35,46 m, šířka 11,5 m a výška 6,1 m. Zatížení mostu je navrženo na zatěžovací třídu A. Středový pilíř mostu byl zachován, neboť v případě jeho odstranění by značně narostla tloušťka mostovky, což by vedlo k problémům s jejím napojením na břehové komunikace.

Mobilní hrazení
V místech, kde je nutné linii PPO přerušit kvůli požadavku přístupů k objektům nebo při křížení s komunikacemi, jsou umístěna mobilní hrazení s hradidlovými uzávěry z hliníkových profilů v šířkách od 1 m do 10,6 m.
V komplikovaných případech jsou použity protipovodňové vaky plněné vodou, a to v křížení protipovodňové linie a státní silnice u nábřeží Jiřího z Poděbrad (šířka 18 m) a ve vjezdu do objektu č. p. 2.

Současný stav výstavby PPO v Chocni
V současné době je převážná část protipovodňových opatření V Chocni již vybudována, ve výstavbě je vakový uzávěr náhonu a dokončovány jsou nadzemní části zdí po pravé straně Orlice od mostu u Obchodní akademie dolů a na levém břehu na nábřeží Krále Jiřího a naproti Zámku. Celá stavba bude dokončena dle plánu do konce roku 2010.

Základní parametry projektu:

• Název: Tichá Orlice, Choceň, zvýšení ochrany města rekonstrukcí koryta a hrázemi
• Investor: Povodí Labe, státní podnik
• Projektant: Povodí Labe, státní podnik
• Zhotovitel: Sdružení Choceň – Chládek a Tintěra, Pardubice, a. s.; D.I.S., spol. s r. o.
• Projekt je spolufinancován z programu Ministerstva zemědělství ČR, program 129 120 Podpora prevence před povodněmi II.
• Stavební náklady: 149,3 mil. Kč
• Obec: Choceň
• Tok: Tichá Orlice
• Návrhový průtok: 189 m³/s (transformovaný Q₁₀₀)
• Převýšení ochranných opatření: 40 cm
• Délka mobilních opatření:85 m
• Délka trvalých opatření: 2881 m
• Délka ochranných zdí: 324 m
• Délka ochranných hrází: 557 m
• Počet mobilních hrazení: 26 ks
• Uzávěr na náhonu: 1 ks (viz dále)
• Rekonstrukce mostu: 1ks (viz dále)
• Plocha záplavového území před realizací: 0,750 km²
• Plocha záplavového území po realizaci: 0,214 km²

Seznam použitých podkladů:

• Projekt pro stavební povolení – Tichá Orlice, Choceň, zvýšení ochrany města rekonstrukcí koryta a hrázemi
• Komplex protipovodňových opatření v povodí řeky Tiché Orlice - Jan Bláha, Eliška Charvátová
• Stručná zpráva o projektu „Flamor“ (analýza povodní a protipovodňových opatření na řece Tiché Orlici), ČVUT Praha, r. 2003
• Studie „Stanovení účinků nových retenčních nádrží na průběh povodní v povodí Tiché Orlice“, Doc. Ing. Miloš Starý, CSc., Brno z roku 2003
• Studie „Stanovení účinku retenčních nádrží na průběh povodní v povodí Tiché Orlice“ – aktualizace, Prof. Ing. Miloš Starý, CSc., Ing. Lucie Březková – Brno, prosinec 2006
• Geologický průzkum pro zemní hráze a betonové stěny v rámci navýšení protipovodňové ochrany města Choceň, RNDr. František Medřík, srpen 2007
• Studie průsakových poměrů v prostoru linie protipovodňových opatření na Tiché Orlici v Chocni, Prof. Ing. Jaromír Říha, CSc. – Brno, listopad 2007
• Vliv protipovodňových opatření na vydatnost studní, Prof. Ing. Jaromír Říha, CSc. – Brno, březen 2008
• Tichá Orlice – Choceň, Zpracování doplňkových výstupů z numerického modelu, Doc. Ing. Petr Valenta, CSc. – Praha, březen 2008
• Urbanistické a architektonické řešení protipovodňových opatření v Chocni, Doc. Ing. arch. Jan Mužík – Praha, duben 2008
• Parametry suchých nádrží v povodí Tiché Orlice, Stanislav Musílek, Povodí Labe, státní podnik

Ing. Petr Vávra, Povodí Labe, státní podnik, s přispěním Marcela Chmelíka, DiS., červen 2010
Fotografie: autor, Ladislav Šalý; Ing. Jiří Luvíček – Zakládání staveb, a. s.

Autor

• časopis Zakládání