Created by Nikol Vypior (osobní/personal)
Didaktický model přehrad Les Království
Přehrada Les Království byla vybudována v podhůří Krkonoš na Labi v letech 1910-1919. Hlavním účelem nádrže je zmírnění průběhu povodní v níže ležícím území, nadlepšování průtoků v Labi a hydroenergetické využití. Objekt přehrady a domu hrázného v pseudogotickém stylu je vyhledávaným cílem turistů. V budově dozorství přehrady byla uvedena do provozu expozice věnovaná historii a současnosti vodního díla Les Království, které je národní kulturní památkou. Cílem bakalářské práce je kvantifikovat VH účely vodního díla a sestavit: (a) didaktický model jeho účelů formou audiovizuální prezentace, (b) 3D řez šoupátkovou věží pomocí technologie 3D tisku.
(Manipulační řád vodního díla Les Království, 2021)
(Patera, 2002)
(Votruba, 1980)
https://prehrada-les-kralovstvi.cz/
http://bimbo.fjfi.cvut.cz/~horsky/prehrady/index.html
ČHMÚ - Český
PL - Povodí Labe
VHD PL - Vodohospodářký dispečik Povodí Labe
MŘ - Manipulační řád
Manipulační řád VD Les Království - textová část a z příloh kompletní výkresová dokumentace a vybrané výpočtové podklady (vodohospodářská charakterisitika, měrné křivky, výpočty vodohospodářského řešení)
Podklady ke dvoum povodňovým epizodám v letech 2006 a 2013 v rozsahu textového výtažku zprávy a naměřených dat
Zprávy o povodňové situaci 03/2000, 03/2006, 08/2006 a 06/2013
Výkresová dokumentace objektu domku hrázného, obnovy
česky
anglicky
Prohlašuji, že jsem předloženou práci vypracoval samostatně a že jsem uvedl veškeré použité informační zdroje v souladu s metodickým pokynem ČVUT „O dodržování etických principů při přípravě vysokoškolských závěrečných prací“
V Praze dne 21. 5. 2023
_______
Nikol Vypior
Děkuji touto cestou doc. Dr. Ing. Pavlu Fošumpaurovi za obohacující spolupráci, trpělivost a profesionalitu při vedení mé bakalářské práce. Dále bych chtěla poděkovat státnímu podniku Povodí Labe a jeho zaměstanncům za tuto příležitost. Mé díky taktéž patří Ing. Tomášovi Kašparovi za praktické konzultace při tisku a stavbě modelu.
Vzor DP
Vzor DP
Vzor BP
Povodí Labe, státní podnik IČ 70890005
Víta Nejedlého 951, 500 03 Hradec Králové 3
Povodí Labe, státní podnik IČ 70890005
Vodohospodářský dispečink, Víta Nejedlého 951, 500 03Hradec Králové
majitel: ČEZ OZ uzavřený investiční fond a. s.
držitel licence na výrobu elektřny a provozovatel vodní elektrárny: ČEZ Obnovitelné zdroje, s.r.o.
Krajský úřad Královéhradeckého kraje
Pivovarské náměstí 1245, 500 03 Hradec Králové
vzniká jen minimum odpadního materiálu - aditivní výroba, nanáší se pouze materiál tam kde je potřeba a pouze tolik kolik ho je potřeba. lze používat recykláty
co v ní je, co v ní bylo, kdy se to změnilo
první projekty již před několika desítkami let, ovšem masovější rozšíření a dostupnost až po odstranění překážek v podobě finanční náročnosti, komplikované dostupnosti a složité obsluze
Rapid prototyping - Hideo Kodama → vytvrzování tekutého roztoku UV světlem → SLA ; materiál UV Resin
FDM (Fused Deposition Modeling) = FFF → tisk roztaveným materiálem, nejčastěji ve formě plastových strun (filamentů)
SLS → "spékání" velmi jemného prášku laserem, nejčastěji kov nebo plast
vypršení patentů
open-source
formáty:
STL
3MF/AMF
Závěrem budou shrnuty podstatné výstupy bakalářské práce.
Každá z těchto metod má své výhody a nevýhody a volba závisí na konkrétních podmínkách a potřebách projektu.
"3D modelování je proces vytváření digitálního 3D modelu pomocí počítačového software. Existuje mnoho různých nástrojů a programů pro 3D modelování, jako jsou například Autodesk Fusion 360, SketchUp nebo Blender. Tyto programy umožňují uživatelům vytvářet složité geometrické tvary a struktury, které jsou těžko vyrobit jinými způsoby."
Po dokončení 3D modelu se soubor exportuje do formátu, který podporuje 3D tiskárna. Nejběžnějšími formáty jsou STL, OBJ nebo 3MF. Tyto formáty popisují geometrii modelu pomocí sítě trojúhelníků.
Další možností je vytvoření modelu pomocí 3D tisku. Tento způsob je rychlý, přesný a umožňuje vytvoření složitých tvarů. Navíc je možné vytisknout model ve více kopiích a tak umožnit každému studentovi práci s vlastním modelem.
nastavení tisku, filamentu a tiskárny
pomyslně rozřeže model na stovky až tisíce tenkých vrstev. Počítač poté pro každý bod v dané vrstvě určí souřadnice X a Y (v ploše) a následně také osu Z, tedy jak vysoko se vrstva nachází. Tiskárna nanáší nebo vytvrzuje materiál vrstvu po vrstvě, než vytiskne celý model.
tloušťka vrstvy, síla obvodového plášťe, množství výplně, použitý materiál, maximální možné rychlosti pohybu a mnoho dalších. Výrobci jsou si této komplexnosti vědomi, a proto často nabízí odladěné tiskové profily, kde se jako uživatel rozhodujete podle tloušťky vrstvy, což má vliv především na optické/estetické vlastnosti tisku. Obecně platí, že čím menší je tloušťka vrstvy, tím více se povrch tváří jednolitě pro oko pozorovatele.
(3D tisk: jak funguje a kde začít? - Jak 3D tisk funguje? | Svět hardware (svethardware.cz))
toolPath - sekvence pohybů tiskárny
Slicer je software, který převede 3D model na soubor instrukcí (G-kód), který je nutný k tisku. Umožňuje nastavit různé parametry tisku, jako je například výška vrstvy, hustota výplně a rychlost tisku. – něco jakože jsou přívětivé k používání - Po vytvoření soubor G-kódu nahrajeme do tiskárny a můžeme začít tisknout.
28. nádrž na území ČSSR
tížná
8,170*106 m3
účel: ochrana před povodněmi a hydroenergetika (využití vodní energie)
(Votruba, 1980)
Jednou z možností je vytvoření modelu pomocí tradičních stavebních materiálů, jako jsou například dřevo, kov nebo plast. Tento způsob je vhodný pro ruční výrobu menších modelů a umožňuje větší flexibilitu v návrhu a tvorbě detailů.
SD karta s modelem
ABS
PLA
PET
HIPS
PP
Nylon
Flex
situace vodního díla
panely expozice web
Vodní dílo zajišťuje svou funkcí a hospodařením s vodou následující účely v pořadí podle důležitosti:
Případné další využití ve smyslu obecného užívání vody mimo ochranné pásmo vodního díla (koupání, rybí hospodářství atd.).
(Manipulační řád vodního díla Les Království, 2021)
regulací odtoku nakládám vodou, která přiteče
aplikace kitů, jejich broušení a lakování či další úpravy
specifika daná materiálem
U komplikovanějších geometrií se však často ke slovu dostává oddělování podpůrných konstrukcí, vysypávání prášku z dutin, broušení hran a pro zručné modeláře je vytištěný model spíše jen základem pro další zpracování.
strojovna uzávěrů pravé výpusti
V polovině roku 2005 bylo rozhodnutím Krajského úřadu Královéhradeckého kraje vydáno povolení ke stavbě vodního díla „VD Les Království, zvýšení ochranné funkce nádrže“. Účelem realizace stavby byla stavební úprava VD Les Království spočívající v obnově spodní výpusti v pravém obtokovém tunelu. Původní 3 výpustná potrubí DN 1100 zaslepená při rekonstrukci v letech 1952 – 1959 byla nahrazena jednou výpustí DN 1800. Koncem roku 2006 byla provedena průtoková zkouška touto spodní výpustí. Následně v dubnu 2007 bylo rozhodnutím Krajského úřadu Královéhradeckého kraje povoleno užívání rekonstruované stavby „VD Les Království, zvýšení ochranné funkce nádrže
zásobní (zásobování obyvatelstva, průmyslu, zemědělství, závlah, nalepšování MZP, nalepšování průtoků pro plavbu, zásoba pro energetické využití)
ochrnná (ochrana před povodněmi)
vytváření vodní prostředí
upravující vlastnosti vody
zachycující splaveniny a odpady
(Patera, 2002)
s vyznačením objemů, prostorů a hladin
V roce 2006 byly obnoveny spodní výpusti v pravém obtokovém tunelu, které byly zrušeny při rekonstrukci v letech 1952 - 59. Obnovení spodních výpustí snížilo povodňová rizika ve městech a obcích níže na Labi, neboť umožnilo zvětšit odtok z nádrže v počáteční fázi povodně a zvětšit transformaci povodňové vlny.
Obnova spodní výpusti v pravém obtokovém tunelu obsahovala tyto hlavních práce a činnosti:
pracovní činnosti (po dokončení prací byla demontována).
Vybourání otvoru 2,4 m v betonové zátce v délce cca 10 m a osazení ocelového potrubí DN 1800.
V prostoru šachty instalování nožového šoupátka DN 1800 (revizní uzávěr), klapky DN 1800 (návodní provozní uzávěr) a segmentového uzávěru DN 1800 (povodní provozní uzávěr).
Úpravu části obtokového tunelu za výtokem ze segmentového uzávěru včetně opancéřování s rozražeči.
Osazení ocelových česlí (s roztečí cca 10 cm — rozměrů 6,5 x 7,8 m) na vtokovém portálu tunelu pomocí potápěčů.
V letech 2018 — 2019 provedl státní podnik Povodí Labe opravu a renovaci všech budov, které tvoří komplex národní kulturní památky. Práce probíhaly zejména na budově domu hrázného a přilehlých hospodářských budovách. Do původní podoby byly zrekonstruovány také další památkově chráněné objekty, tedy levá šoupátková věž a obě průjezdové brány na hrázi. S ohledem na památkovou ochranu byly při rekonstrukci budov použity materiály a stavební prvky, které odpovídaly historickým originálům, stejně tak jako tradiční stavební postupy.
V ceně 32 mil. Kč
interiér pravé šoupátkové věže před a po rekonstrukci / ochoz pravé šoupátkové věže před a po rekonstrukci
panely expozice web
Prostorem nejvýše položeným v nádrži je prostor ochranný neboli retenční Ar. Jeho objem Vr také vychází z vodohospodářského řešení a jedná se o prostor za běžného provozního stavu prázdný, aby bylo možné při výskytu povodně zachytit část objemu povodně, a dosáhnout tak na toku pod nádrží zmírnění škodlivých účinků povodně.
Hladinu ochranného prostoru vymezuje maximální výška hladiny v nádrži, a proto hladina hr = h max.
Nejčastějším požadavkem na ochranný prostor je snížení povodňových průtoků na hodnotu neškodného průtoku. Dalším častým požadavkem na ochranný prostor a povodňové řízení může být oddálit nástup ničivých účinků povodně pod nádrží tak, aby se získal čas k provedení plánovaných technických a organizačních opatření nezbytných ke zmírnění účinků povodně.
S cílem maximálně přispět k ochraně před očekávanou povodní lze při operativním či dispečerským řízení odtoku z nádrže povyprázdněním zásobního prostoru vytvořit větší volný objem než je ovjem retenční a zvýšit tak šanci na zmírnění povodňových účinků. Ochranná funkce se navrhuje s ekonomicky zdůvodněnou mírou zabezpečení, neboť je zpravidla nehospodárné zajišťovat ochranu na povodně s nízkou pravděpodobností překročení. Hospodářské škody způsobené povodněmi vznikají až při výskytu povodní s delší dobou opakování. (Votruba, 1980)
Na rozdíl od potřeby zásobování lze ochranného účinku také dosáhnout úpravou toku či technicko-organizačními opatřeními v průběhu povodně. (Votruba, 1980)
příčný řez
panely expozice web
DN 2000
Spodní výpust je situována na levé straně ve vlastní hrázi vodního díla. Výpust tvoří ocelové potrubí DN 2000 mm, 2 m před výtokem redukované na čtvercový profil 1700 mm. Vtokový objekt je opatřen drážkami pro osazení provizorního hrazení do výše 302,80 m n.m. Vlastní vtok do výpusti je chráněn ocelovou česlovou stěnou. Návodní uzávěr tvoří ocelová tabule, ovládaná elektromechanickým pohonem a gallovým řetězem. Ovládání návodního uzávěru je pouze místní, osazené přímo na tomto pohonu.
Provozní uzávěr tvoří ocelový segmentový uzávěr (s vnějším poloměrem hradící stěny 319 cm), ovládaný elektromotorem dálkově z kanceláře hrázného nebo z manipulační budky umístěné u vzdušní paty hráze (k zajištění krajních poloh segmentu slouží koncové spínače), nouzově ručně z manipulační budky.
hráz umístěná v ř. km 316,840 (206,805) Labe, oblouková, gravitační, zděná
Za velkých vod nesmí být překročena maximální hladina v nádrži 324,85 m n. m.
Za povodňovou situaci překračující návrhové parametry vodního díla se pokládá naplnění nádrže na úroveň maximální dovolené hladiny 324,85 m n.m. při stoupající tendenci přítoku do nádrže a celkovém odtoku z nádrže vyšším než 90 m3.s-1.
Maximální hladiny se v nádrži doshuje při průchodu návrhové povodně a tato hladina musí být vodoprávně projednaná. Její kóta udává záplavovou čáru po obvodu nádrže a tím vymezuje prostor, ve kterém nelze umisťovat stavby či časté u nádrží blézké kempy a karavany.
Vodní nádrže zpravidla mívají jak funkci zásobní, tak ochranou, což jim umožnuje zvyšovat nízké průtoky a naopak vysoké průtoky snižovat. (Votruba, 1980) V takovém případě nádrž nazýváme smíšenou nádrží.
S rozdělením prostorů v nádrži také souvisí dva údaje o poloze hladiny
Mezní bezpečnou hladinou se rozumí hladina, při které je bezprostředně ohrožena stabilita vodního díla a tím jeho bezpečnost. V případě přehrad se sypanými tělesy hráze může dojít k přelití a následné erozi vzdušního líce a v případě hrází betonových může dojít ke ztrátě stability například překlopením nebo posunutím.
Při dosažení maximální hladiny je nutné za každou cenu ji uhájit využitím všech funkčních objektů a nepřekročit ji.
Ochranného účinku lze dosáhnout například úpravou toku nebo účelnými technicko organizačními opatřeními v průběhu povodně– proto se požadavky na ochrannou funkci nádrže vyskytují řidčeji než požadavky na zásobování vodou
Hospodářské škody způsobené povodněmi vznikají až při výskytu povodní s delší dobou opakování to jest s menší pravděpodobností překročení
Základním prostředkem nádrže při povodňovém řízení odtoku je volný objem, ve kterém je možno zachytit část objemu povodně, a dosáhnout tak na toku pod nádrží zmírnění škodlivých účinků povodně
Volný objem vymezen jako zvláštní– TZV. Ochranný nebo retenční prostor– nebo může být vytvořen po vyprázdněním zásobního prostoru nádrže před příchodem povodně
V dispečerským řízením odtoků lze ochranný účinek zásobního prostoru podstatně zvýšit bez narušení zásobování vodou– po vyprázdnění zásobního prostoru v určitém období roku nebo krátkodobou předpovědí průtoku
Nejběžnějším úkolem je snížit povodňové průtoky na hodnotu, která projde v chráněném toku pod nádrží neškodně
Zpravidla není hospodárné zajišťovat ochranu s velmi malou pravděpodobností překročení, a proto se navrhuje ochranná funkce s jistou, ekonomicky zdůvodněnou mírou zabezpečení; Jindy může být účelem povodňového řízení záměrně zpozdit nástup škodlivých účinků povodně pod nádrží, aby se získal čas k nezbytným technickým opatřením ke zmírnění účinků povodně
(Votruba, 1980)
ovladatelný, neovladatelný, zčásti ovladatelný, zčásti neovladatelný
rozhraním ovladatelného a neovladatelného prostoru nádrže nejnižší úroveň přelivné hrany nevyhrazeného přelivu nebo úroveň horní hrany u závěru hrazeného přelivu
Technicko ekonomická úloha– nutno znát vztah mezi charakteristikami povodní a hospodářskými škodami
Dosah povodňového řízení odtoku danou nádrží se projeví nejen v chráněném úseku toku, ale i níže na toku
Hydrologické podklady
(Votruba, 1980)
Nad prostorem stálého nadržení se nachazí prostor zásobní Az, který pojímá zásobní objem nádrže Vz z výpočtu vodohospodářského řešení nádrže. Maximální provozní hladinou je zpravidla hladina zásobního prostoru hz. Cílem zásobního prostoru je akumulace vody a hospodaření s ní tak, aby byli zajištěny všechny požadavky, ať na zajištění odběrů či na odtok minimálního zůstatkového průtoku. V zásobním prostoru je vyrovnávána časová nerovnoměrnost mezi přítokem a odtokem do, resp. z nádrže, a to s určitou předem stanovenou zabezpečeností.
3 SP DN 1000
Výpusti jsou umístěny v 17,8 m silném betonovém bloku (zátce) nacházejícím se v levé obtokové štole, umístěném ve vzdálenosti 35,4 m od vtoku do štoly. Vlastní výpusti tvoří tři ocelová potrubí DN 1100 mm délky 10,3 m, před šoupaty redukovaná na DN 1000 mm na každém potrubí jsou dvě šoupata DN 1000 mm, ovládaná elektromotorem ze šoupátkové šachty, zde nouzově i ručně, obě šoupata nejsou schopná redukovat průtok, možná poloha je jen otevřeno – zavřeno.
5 SP
V prosinci 2007 stanovila firma VD – TBD Praha mezní bezpečnou hladinu (limitní možné zatížení hráze) v úrovni kóty 327,31 m n.m., tj. 2,46 m nad povolenou maximální hladinou v nádrži.
Prostor stálého nadržení v nádržích zajišťuje minimální provozní hladinu a jeho součástí je mrtvý prostor, který nelze gravitačně vyprázdnit z důvodu umístění pod spodní úrovní základové výpusti. (Patera, 2002) . Prostor stálého nadržení zajišťuje minimální hladinu pro případnou vodní elektrárnu v podobě minimálního spádu na turbínu. Stálé nadržení dále zachycuje nečistoty a odděluje vodu horší jakosti v nejhlubší části nádrže.
Velikost neovladatelného prostoru nádrže vyplývá z uspořádání pře levného zařízení nádrže AZ podmínek stanovených pro převedení takzvané návrhové a kontrolní povodně které zajišťují bezpečnost přehradí proti přelití bez ohledu na vodohospodářský provoz nádrže
Neovladatelný prostor IV nádrži s hrazeným přelivem dělaly hradící výška u závěru přelivu menší než přepadová výška a odpovídající návrhové povodni
Část neovladatelného prostoru může plnit funkci ochranného prostoru nádrže protože mě lze zajistit odtok z nádrže nižší než neškodný odtok– je dá nadměrnou křivkou průtoku přelivu která vymezuje přepadovou výšku při níž přepadá neškodný odtok– až do této hladiny lze regulací odtoku výpust mi zajistit nepřekročení one
Neovladatelný prostor nádrže snižuje automaticky kulminační průtok i všech povodní– míra snížení závisí na poměru objemu povodňových vln a neovladatelného prostoru
DN 1800
Výpust je umístěna v 10,2 m silném betonovém bloku (zátce) nacházejícím se v pravé obtokové štole, umístěném ve vzdálenosti 35,4 m od vtoku do štoly. Vlastní výpust tvoří ocelové potrubí DN 1800 mm délky 10,3 m, ve strojovně v šoupátkové věži je na potrubí nejdříve osazeno nožové šoupě jako revizní uzávěr, dále klapka jako návodní provozní uzávěr a na výtoku je osazen uzávěr segmentový. Všechny uzávěry jsou ovládány pomocí elektromechanických pohonů, uzávěry je možno nouzově ovládat i ručně z místa. Provozní uzávěry jsou ovladatelné do průtoku, revizní uzávěr lze ovládat pouze při vyrovnaném tlaku před a za uzávěrem. Jako regulační uzávěr lze použít pouze segment.
Na základě Usnesení vlády ČR č. 620 ze dne 29.7.2015, kterým bylo uloženo státním podnikům Povodí sjednotit požadavky na operativní řízení vodních nádrží v období sucha, bylo v září 2016 firmou VODOTIKA, a.s. mimo jiné i pro nádrž Les Království zpracováno vodohospodářské řešení s cílem řešit jak zásobní a tak i ochrannou funkci nádrže.
Z výsledků hodnocení vyplývá, že nádrž je schopna ztransformovat povodeň Q10 na neškodný průtok 100 m3.s-1. Povodeň Q20 lze ztransformovat na mezní odtok 130 m3.s-1 pouze při předvypuštěné nádrži na kótu 312,00 m n.m.
Povodňové vlny Q50 a Q100 lze transformovat pouze částečně. Rozdíl v porovnání dosažených kulminací odtoků těchto povodňových vln je cca 5% a to ať je hladina v nádrži na úrovni letního nebo zimního zásobního prostoru nebo je nádrž předvypuštěna. Pro povodně s delší dobou opakování ovlivní předvypuštění nádrže především oddálení překročení neškodného průtoku, částečně pak i kulminačního odtoku. Z výsledků zhodnocení zásobní funkce (z hlediska zabezpečenosti MZP, energetického využití VD a odběrů vody pod VD) vyplývá, že nejvhodnější je ponechat stávající rozsah manipulací bez dalších úprav.
je nutné znát kulminační průtok, tvar a objem povodňové vlny
řady pozorování jsou krátké (Patera, 2002) a s empiricky zjištěnými hodnotami si nevystačíme → konstruujeme modely hydrogramu povodně a statisticky hodnotíme
dochází ke změně povodňového hydrogramu, která spočívá v jeho zploštění a snížení kulminačního průtoku za současného plnění ochranného prostoru nádrže. + vzoreček (Patera, 2002)
porovnání požadavk na odběry a na vypouštění s využitelnou kapacitou vodních zdrojů
v podstatě hodnotíí dopady lidské činnosti na vody v uvažovaném místě a čase
neovlivněný zpravidla na horních tocích řek
ovlivnění způsobují výše položená vodní díla, mohou ovládat přítok do nádrže
Častým požadavkem na povodňové řízení odtoku nádržemi bývá zachycení části objemu povodňové vlny na počátku povodně, aby nedošlo náhle ke zvýšeným průtokům v korytě pod nádrží podobu, než se v ohroženém území provedou plánovaná technická a organizační opatření ke zmírnění povodňových škod.
(Patera, 2002)
snížení povodňových průtoků na hodnotu pevně stanoveného neškodného odtoku pomocí jednoúčelově využívaného ochranného prostoru nádrže bezpečné ovšem je nejméně hospodárné, pouze pokud nejsme schopni ocenit ochranný účinek zásobního prostoru
Vzali přispět k ochrannému účinku nádrže vhodným sladěním zásobní i ochranné funkce této možnosti využijeme
Povodňové řízení odtoku je v našich podmínkách krátkodobé– sladění zásobní funkce a ochranné funkce často obtížné
(Votruba, 1980)
Vodní elektrárna je umístěna při pravém břehu pod hrází vodního díla.
Celé zařízení na výrobu elektrické energie tvoří betonový vtokový objekt, přistavěný a zakotvený k pravé návodní straně hráze (obsahující rychlouzávěr), plynule navazující na odběrné potrubí ocelové svařované, chráněné metalizací, DN 2600 mm, rozdělující se po 47 m ve dvě přívodní potrubí DN 1700 mm (opatřená před vtokem do turbin uzávěry), přivádějící vodu na dvě turbiny, z turbin odtéká přes společný vývar do koryta pod hrází.
Vlastní vtok do odběrného potrubí je chráněn třídílnou metalizovanou česlovou stěnou, opatřenou čistícím poloautomatem poháněným dvěma elektromotory.
Návodní uzávěr tvoří hydraulický ocelový deskový rychlouzávěr (4820 x 3965 mm) ovládaný hydromotorem z rozvaděče umístěného ve věži hráze, resp. dálkově z MVE. Uzávěry před turbinami tvoří ocelové otočné klapky. Před klapkami je instalováno potrubí DN 500 pro převedení minimálního zůstatkového průtoku při výpadku VE. Kapacita tohoto potrubí je 1,9 m3.s-1.
2 Francisovy horizontální, spirálové
sledování přítoku do nádrže
limnigraf je umístěn v šachtě pravé obtokové štoly, vybavený místní registrací a přenosem údajů do monitorovacího systému vodního díla a do VHD PL
na vtokovém objektu VE je umístěn vodočet se čtením v m n. m.
dán potřebou vody
Odtok z přehrady je přednostně převáděn přes turbíny MVE. Provoz MVE je podřízen podmínkám hospodaření s vodou pro hlavní účely vodního díla (A.1.). Velikost zpracovávaného průtoku MVE stanoví VHD PL v součinnosti s hrázným. Výpadek MVE nebo odstávku každé své turbíny oznámí obsluha MVE Les Království obsluze VD Les Království.
Při náhlém výpadku MVE zabezpečí obsluha MVE ihned převedení minimálního zůstatkového průtoku ve výši 1,9 m3.s-1 pod vodní dílo a tuto skutečnost neprodleně nahlásí obsluze VD Les Království. Při výpadku MVE delším než 2 hodiny dorovná obsluha VD Les Království odtok spodními výpustmi na příslušnou hodnotu.
Vodoměrná stanice na Labi, stanice sítě ČHMÚ Les Království s přenosem údajů (vodní stav) do monitorovacího systému vodního díla a do VHD PL.
význm VH, ekolog, hygien. i estetického
stanovuje ho vodoprávní úřad při udělení povolení k nakládání s vodami
objem povodně menší než zásobní, pak není překročen
(Votruba, 1980)
Může dojít buď samočinně při zajišťování požadovaných odběrů vody nebo se po vyprázdnění zásobního prostoru uskutečňuje plánovitě s cílem co nejvíce přispět k ochraně před povodněmi. Přitom je nutno plně respektovat původní účel zásobního prostoru
Při výskytu povodně mohou nastat tyto případy
Povodňová vlna přichází do plného zásobního prostoru ne sníží se maximální povodňový průtok ani se nezachytí třeba částečně objem povodně
Povodňová vlna přichází do po vyprázdněného zásobního prostoru který zachytí
Částečně avšak ještě před dosažením kulminačního průtoku je zásadní prostor opět naplněn takže maximální průtok se jim nesníží
Částečně avšak zásobní prostor se naplní až po dosažení maximálního povodňového průtoku čímž je zajištěno snížení maxima povodně
Úplně takže nedojde k překročení neškodného průtoku
(Votruba, 1980)
Srážkoměr na vodním díle (u domku hrázného) s vyhříváním a teploměr vzduchu a s přenosem údajů do monitorovacího systému vodního díla a do VHD PL.
Buď při běžném plnění zásobní funkce a nádrže nebo nádrž po vyprázdníme plánovaně s cílem co nejvíce přispět k ochraně před očekávanou povodní
Dispečerský graf pro zásobní funkci nádrže obvykle udává objem vody v zásobním prostoru v závislosti na čase nutný k zajištění plánovaného odběru s návrhovou za bezpečností
Dispečerský graf dan horní obálkou časových průběhů nudných náplní zásobního prostoru nádrže (když se hranice i délka málo vodných období rok od roku výrazně liší)
Z nádrží však je možno v období kdy to dispečerský graf dovolí záměrně po vyprázdnit zásobní prostor bez ohledu na průtokové poměry
Dispečerský graf udává minimální hodnoty vyprázdnění zásobního prostoru v průběhu roku 3 řádek
Dispečerský graf například požaduje největší naplnění zásobního prostoru ve vegetačním období takže přínos dispečerského řízení odtoku se projeví v zachycení povodní převážně v době kdy hospodářské škody na zemědělských plochách jsou nejmenší
(Votruba, 1980)
před vypouštěním zásobního prostoru podle předpovědi průtoku
Využití zásobního prostoru pro povodňové řízení odtoku v tomto případě spočívá v jeho po vyprázdnění pro zachycení povodní bezprostředně před jejich nástupem– k takovému způsobu povodňového řízení odtoku je nezbytná předpověď přítoku do nádrže nebo
povodňové řízení odtoku se opírá o údaje předpovědní služby– předpokládá se že před nástupem povodně je zásobní prostor plný a tady odtok je roven přítoku pane doktore, předpověď může obsahovat i očekávanou tendenci dalšího vývoje povodňové situace– v souladu s ní je možno odtok z nádrže zvýšit až na hodnotu ONE– vyprázdnění zásobního prostoru, který umožní zachycení objemu povodňové vlny nad průtokem strašně hlídají q= ONE
Velikost vyprázdnění zásobního objemu závisí na předstihu předpovědi na strmosti stoupajících větve povodňové vlny– přírůstku průtoku s časem– na velikosti neškodného odtoku a popřípadě na dalších pravidlech přepouštění a spolehlivosti předpovědi
Doba předstihu předpovědi by měla být co největší protože umožňuje před vypouštění IV době kdy přítok do nádrže ještě příliš nevzrostl takže prázdnění zásobního objemu je účinné– tomuto požadavku vyhovuje zatím nejlépe předpověď průtoků ze srážek v povodí– na rozdíl od předpovědi průtoků podle údajů z vodoměrné mého profilu výše na toku kde předstih předpovědi je dán postupovou dobou k zahrnuje předpověď ze srážek i čas potřebný k doběhu částic vody z povodí do toku
Manipulační řád často nedovoluje okamžitý přechod na plnou hodnotu o neškodný, navíc je nutno informovat o chystané manipulaci dotčené strany podél toku pod nádrží
Spolehlivost předpovědi podmiňuje bezpečnost manipulace kterou je nutno volit ve vztahu k plánované funkci nádrže
Předpověď lze využívat předpověď průtoku podle údajů vodoměrných stanic v povodí– při opakování předpovědi v časových intervalech je znám předem úsek hydrogramu popřípadě i tendence dalšího vývoje povodňových jevů
Předpověď časového průběhu průtoku pomocí srážko odtokových vztahů která se uplatní hlavně při menších povodních nádrží
Minimální zůstatkový průtok (dále jen MZP) pod vodním dílem Les Království je 1,9 m3.s-1.
Neškodný průtok pod vodním dílem Les Království je 100 m3.s-1.
Mezní odtok pod VD Les Království je 130 m3.s-1
Maximální hladina vody v nádrži je v úrovni kóty 324,85 m n. m.
Směrodatný profil pro stanovení odtoku z VD Les Království je vodoměrná stanice sítě ČHMÚ Les Království.
Míru zabezpečení ochrany před povodněmi lze vhodně vyjádřit pravděpodobnou dobou překročení (dobu opakování) neškodného průtoku, a tedy i povodňových škod
Další kvantitativní charakteristikou je čára překročení kulminačního průtoku, popřípadě objemu povodní transformovaných účinkem nádrže, z nichž je možno odhadnout čáru překročením povodňových škod
Součástí technického ekonomického rozboru
Stanovení vztahu mezi technickými charakteristikami povodní a povodňovými škodami je velmi obtížné– proto se stanoví metodické zásady pro výpočet povodňových škod nebo se udá návrhová zabezpečenost ochrany před povodněmi podle dosavadních zkušeností
U zemědělsky využívaných pozemků se navrhuje v tří až pětiletá ochranná celoročně– to zajišťuje 5 až desetiletou ochranu ve vegetačním období
Zabezpečenost ve významných obcích se volí 20 až 50 let, stoletá a vyšší zabezpečenost u velkých měst u nejvýznamnějších průmyslových závodů u komunikací mimořádné důležitosti AU zemědělských ploch s mimořádným rozsahem zatopení
(Votruba, 1980)
Před očekávaným příchodem velké vody je možné, na základě informací hydrometeorologické předpovědní služby ČHMÚ, rozhodnutím vodohospodářského dispečinku zvýšit retenční účinek nádrže jejím předvypouštěním a to průtokem do velikosti 50 m3.s-1 až po kótu 312,00 m n. m.
Transformace povodně do neškodné podoby je možná pouze v omezené míře. Při povodni v roce 2000, kdy byl přítok do nádrže více než dvojnásobný, parametry nádrže na účinnou transformaci nestačily. Přesto přehrada splnila svoji funkci, protože oddálila nástup povodňové vlny a poskytla tak obyvatelům čas na provedení nezbytných zabezpečovacích prací. Transformace, případně oddálení povodňové vlny, je hlavní úlohou vodního díla.
Pohybuje – li se hladina vody v nádrži pod úrovní kóty zásobního prostoru a přítok vody do nádrže překročil hodnotu 1. SPA na limnigrafu Vestřev a je na trvalém vzestupu, bude odtok z nádrže přizpůsoben dané situaci, resp. z nádrže se vypouští průtok až do velikosti neškodného odtoku (bez ohledu na ustanovení C.3.). Veškeré zvýšené přítoky do nádrže se vypouští do koryta pod hrází za přednostního využití kapacity vodní elektrárny, dále až do průtočné kapacity všech spodních výpustí, resp. do velikosti neškodného průtoku 100 m3.s-1.
S ohledem na povodňovou situaci v povodí nad přehradou Les Království bude od okamžiku dosažení 2. SPA v profilu Vestřev průběžně vyhodnocována možnost nastavení mezního odtoku z přehrady v množství 130 m3.s-1. Rozhodnutí o zvýšení odtoku z přehrady do úrovně mezního odtoku oznámí VHD s 3 - hodinovým předstihem povodňové komisi ORP Dvůr Králové nad Labem a povodňové komisi ORP Jaroměř.
Po naplnění ovladatelného ochranného prostoru na kótu koruny obou šachtových přelivů 323,40 m n.m. a při dále stoupající hladině v nádrži je nutné postupným uzavíráním spodních výpustí a odstavením vodní elektrárny udržovat odtok z nádrže na hodnotě neškodného průtoku nebo vyššího průtoku do velikosti mezního odtoku. Manipulace na vodním díle jsou prováděny tak, aby celkový odtok z nádrže (součet průtoku spodními výpustmi a bezpečnostními přelivy) nepřekročil stanovený odtok.
Při dosažení kóty hladiny v nádrži 324,25 m n. m. jsou všechna výpustná zařízení zavřena a odtok 100 m3.s-1 nebo nastavený mezní odtok 130 m3.s-1 je převáděn pouze bezpečnostními přelivy. Při dále stoupající hladině vody v nádrži již dochází pouze k přirozené transformaci povodňového průtoku akumulací vody v neovladatelném ochranném prostoru nádrže.
V případě dosažení kóty maximální hladiny 324,85 m n.m. a nebezpečí jejího překročení se znovu otevírají spodní výpusti tak, aby tato hladina nebyla překročena. Za této situace nesmí odtok z nádrže překročit velikost přítoku do nádrže. Spodní výpusti je nutno ponechat otevřené až do doby, kdy opět nastane pokles hladiny pod tuto kótu.
Po průchodu kulminace povodně, při poklesu přítoku do nádrže, se udržuje pod vodním dílem buď neškodný průtok nebo mezní odtok. Velikost tohoto odtoku se udržuje klesajícím průtokem přes bezpečnostní přelivy za přednostního využití kapacity vodní elektrárny a rovněž postupným otevíráním spodních výpustí. S ohledem na rychlost prázdnění ochranného prostoru a na předpokládaný další vývoj hydrologické situace lze úměrně snižovat odtok z nádrže tak, aby se průtokově odlehčilo povodí pod přehradou. Po vyprázdnění ovladatelného ochranného prostoru se dále manipuluje podle zásad uvedených v kapitole C.3. tohoto manipulačního řádu.
(Manipulační řád vodního díla na Labi Les Království, 2021)
Za povodňové situace o velikosti odtoku rozhodne VHD s přihlédnutím k vyhodnocení průběhu povodňové vlny získané z předpovědního hydrologického modelu HYDROG pro VD Labská a VD Les Království.
Odlišný postup manipulací při povodních (zejména jinou velikost odtoku při plnění nádrže a nebo jiný způsob prázdnění ochranného prostoru po kulminaci povodně), než je uveden v předchozích ustanoveních, může na podkladě zhodnocení hydrometeorologické situace, stavu na toku pod nádrží a situace na vodním díle Les Království stanovit vodohospodářský dispečink PL. O provedené změně manipulací současně uvědomí vodoprávní úřad, resp. povodňovou komisi.
Za kritických situací může řízení manipulací na vodním díle, s ohledem na zhodnocení vývoje povodňové situace nad VD Les Království a v povodí Úpy a Metuje, usměrňovat prostřednictvím vodohospodářského dispečinku vodoprávní úřad ve spolupráci s povodňovou komisí.
