Úpravy tokov proti povodni

Faktory ovplyvňujúce úpravu tokov

Klasická protipovodňová ochrana je úprava toku na takú kapacitu, ktorá zabezpečí prechod povodňovej vlny bez strát na majetkoch. Kapacita prietokového profilu v intraviláne obcí sa dimenzuje väčšinou na Q100 (100-ročný prietok). Tento prietok určuje Slovenský hydrometeorologický ústav a jeho výskyt sa predpokladá raz za sto rokov.

Samotný spôsob úpravy toku podmieňujú viaceré faktory, ktoré predurčujú, akým spôsobom sa úprava toku v rámci protipovodňových opatrení zrealizuje. Rozdiel je v tom, či sa úprava vykonáva v intraviláne obce alebo, naopak, v extraviláne. Takisto možno úpravu toku uskutočňovať v jeho hornom úseku, kde je tok síce menší, ale na druhej strane rýchlosť vody je väčšia, pretože niveleta dna má strmší sklon. Opakom je úprava toku v dolnom úseku jeho trasy, kde má tok v nižších polohách miernejšie sklony a  väčší prietok. Dôležitým faktorom pri úpravách tokov sú geo­logické, hydrogeologické a morfologické pomery, v ktorých tok preteká. Geologické pomery predurčujú v prvom rade existujúcu dnovú dlažbu toku. Tá nám prezrádza napríklad to, či pri jestvujúcej nivelete dna a pri prietokoch vody, ktoré zodpovedajú kapacite koryta, je dno stabilné. Znamená to, že existujúce priemery kameňov v dne toku zabezpečujú jeho stabilitu.

Geologický prieskum je dôležitý najmä pri určení spôsobu opevnenia dna a svahov nového koryta v prípade, ak toto nové koryto pri návrhu úpravy opustí starý tok a situatívne sa vedie mimo jestvujúceho toku. Charakteristickým prípadom sú tzv. priepichy pri silne meandrujúcom toku. Geologickým prieskumom sa zistí zrnitosť materiálu v hĺbke navrhovanej nivelety nového toku a na základe toho sa navrhnú opevňovacie prvky dna i svahov nového koryta.

Hydrogeologický prieskum poskytuje obraz o stave hladiny podzemnej vody v priestore, ktorý je súbežný s tokom. Tok totiž môže podzemné vody okolitých pozemkov buď zásobovať, alebo v opačnom prípade ich môže drénovať (to znamená, že priemerná hladina v toku je nižšia ako hladina podzemných vôd). Tieto údaje slúžia ako podklad pri návrhu priečneho profilu upravovaného toku.

Ďalším podkladom pre návrh úpravy toku sú zememeračské podklady. Morfológia terénu, ale aj situatívne umiestnenie rôznych nehnuteľností majú vplyv na optimálny návrh úpravy toku. Trasa úpravy sa snaží držať najnižšieho miesta údolia v tom-ktorom profile. Smer toku sa situatívne navrhuje ideálnou trasou. Tá sa skladá z protismerných oblúkov, medzi ktoré sa navrhujú priame úseky. Samozrejme, že takúto úpravu možno zrealizovať na miestach, kde nie sú žiadne prekážky, ktoré by ideálny návrh mohli narušiť. Úpravy tokov sú však zamerané na ochranu majetkov – teda nehnuteľností stojacich v blízkosti trasy toku riek či potokov. Tu preto dochádza k určitým kompromisom z titulu klasickej predstavy trasy upraveného toku.

Po skĺbení uvedených znalostí o toku možno protipovodňové opatrenia v miestach potreby realizovať takto:

• kapacity toku prietokovým profilom zarezaným do terénu,
• vybudovaním ochranných hrádzí,
• kombináciou zväčšenia kapacity toku a vybudovaním ochranných hrádzí,
• transformáciou povodňovej vlny nad intravilánom.

Zväčšovanie kapacity toku

Ak to dovoľuje morfológia terénu a geologické pomery sú priaznivé, možno jestvujúce koryto toku prechádzajúce cez intravilán obce zväčšiť zarezaním priečneho profilu do terénu. Takto upravené koryto umožní prevedenie návrhového prietoku. Profil je lichobežníkový a vo výnimočných prípadoch je v tvare dvojitého lichobežníka. Výkop a následné opevnenie sa vykonáva od začiatku úpravy, to znamená od najnižšieho miesta nivelety dna smerom proti prúdu vody. Ak sú prietoky väčšie, resp. sa pracuje pri opevňovacích prácach v stiesnených pomeroch, tak sa tečúca voda odrazí na náprotivný breh pomocou ílovej prehrádzky alebo protipovodňovými bariérami.

Pri menších tokoch (keď prietoky možno previesť potrubím), sa nad pracovným úsekom vybuduje priečna stavba, v ktorej sa voda akumuluje a potrubím sa prevedie pod upravovaný úsek. Tam sa vybuduje ďalšia priečna stavba proti spätnému prúdeniu vody. Veľkosť prietoku, ktorý sa prevedie, resp. odrazí od upravovaného úseku, sa potom stanoví ako prietok, ktorý sa vyskytne v priemere raz za obdobie výstavby úpravy toku. Teda ak sa termín realizácie stavby stanoví na jeden rok, kapacita ochrany stavby sa dimenzuje na prietok Q1 ročnej vody. Je samozrejmosťou, že stavba na rieke musí byť zhotoviteľom stavby poistená, pretože povodne sú nepredvídateľné a objednávateľ požaduje poistenie ako súčasť dodávky stavby.

Samotná základová škára opevnenia sa zbavuje presakujúcej vody pomocou čerpania. Tento  spôsob sa realizuje najmä pri zakladaní stabilizačnej pätky svahu navrhovaného priečneho profilu. Pätky a opevnenia sú rôzneho druhu a sú závislé od namáhania prúdiacej vody vyjadreného zvislicovými rýchlosťami. Väčšinou sa realizujú prefabrikované pätky so zrezaným horným rohom v smere svahu, o ktorý sa opierajú polovegetačné panely. Pätky ako aj opevňovacie prvky sa podľa vypočítaných zvislicových rýchlostí ukladajú buď do pieskového lôžka, ktoré sa v posledných rokoch nahrádza rôznymi druhmi geotextílií, alebo do podkladového betónu. Ďalšími druhmi opevnenia sú kamenné opevňovacie prvky, klasické kamenné dlažby ukladané na sucho alebo do betónu a pod. V ostatných rokoch sa používajú kamenné matrace – gabióny, avšak z hľadiska údržby sú na ne rôzne názory.

Dôležitým konštrukčným prvkom pri úpravách tokov je stabilizačný prah. Každá sústavná úprava na začiatku a na konci musí byť uzavretá stabilizačným prahom. Taktiež mostné objekty, zaústenia potokov, potrubí a rôznych iných objektov treba stabilizovať priečnymi prahmi. Je to dôležité z viacerých dôvodov, ale najmä na zabezpečenie stability konkrétneho objektu. Podcenenie tohto konštrukčného prvku v upravených i neupravených riekach sa už niekoľkokrát vo vodohospodárskej praxi vypomstilo (napr. rozobratím a zdevastovaním začiatku alebo konca úpravy, odklonením a prehĺbením toku v mieste navrhovaného odberného objektu vody). Stabilizačné prahy sa realizujú naprieč úpravy toku, pričom nezasahujú do prietokového profilu, ale svojou hĺbkou založenia niekoľkonásobne prevyšujú hrúbku opevňovacieho konštrukčného prvku v bežnej úprave. Hĺbka založenia prahu musí byť minimálne v hĺbke možného dosahu premŕzania zeminy.

Spôsob úpravy toku s plným priečnym profilom vo výkope je nebezpečný najmä v tokoch, ktoré sú v intraviláne obce, slúžia ako napájadlo podzemných vôd, resp. majú vyrovnané hladiny a priamo regulujú ich stav v podloží. Prehĺbením nového navrhovaného koryta sa tok stáva drénom okolitého územia a v závislosti  od geologického profilu môže mať vplyv na zníženie hladiny spodnej vody. Ovplyvniť tak môže hladiny vôd v studniach, štruktúru základovej pôdy ako aj stav a kvalitu pôdy v okolitých záhradách. Z uvedeného dôvodu musí neodkladný inžinierskogeologický prieskum jednoznačne stanoviť dôsledky prehĺbenia nivelety dna z pohľadu hydrogeologického.

Vybudovanie ochranných hrádzí

Protipovodňové opatrenia možno riešiť aj iným spôsobom ako napr. ohradzovaním toku ochrannými hrádzami. Tento spôsob ponecháva tok v pôvodnom stave, čím nezasahuje technicky do jestvujúceho koryta. Je však náročný na priestor, ktorého v intraviláne je väčšinou málo, pretože sa realizácia ochranných hrádzí robí na úkor súkromného majetku – záhrady. Preto je tento spôsob ochrany charakteristický pri protipovodňových opatreniach v extraviláne. Taktiež je dôležité pri tejto úprave pripomenúť aj riešenie odtoku vnútorných vôd. Výstavbou ochranných hrádzí sa zamedzí prirodzený odtok zrážkových vôd do toku. Odporúča sa ich preto odvádzať hrádzovými priepustmi alebo prečerpávať čerpacími stanicami vnútorných vôd.

Kombinácia zväčšenia kapacity toku a vybudovania ochranných hrádzí

Veľmi častá je úprava tokov, ktorá sa vykonáva kombinovaním viacerých spôsobov. Tu však pri úprave koryta toku nedochádza k výraznému prehĺbeniu. Návrh dna koryta rieky rešpektuje doterajší stav a priebeh hladiny podzemnej vody. Úprava koryta je obdobná ako v predoš­lých prípadoch. Ochranná zemná hrádza je väčšinou zo súdržných materiálov zo zemníka určeného v rámci inžinierskogeologického prieskumu. Ten určí podľa fyzikálno-mechanických vlastností mieru zhutnenia zeminy hrádze. Vnútorné vody sa riešia najmä hrádzovými priepustmi, ktoré sú v miestach vyústenia vybavené spätnými klapkami. 

Transformácia povodňovej vlny nad intravilánom

Protipovodňové opatrenia uvedenými spôsobmi sú náročné na priestor – trvalý záber súkromných pozemkov, dočasný záber sú­kromných pozemkov počas výstavby –, na samotnú výstavbu v línii celej trasy toku v intraviláne, opevňovacie prvky, odvedenie tečúcej vody mimo základovej škáry priečneho profilu úpravy toku a pod. Aj preto sa v poslednom období presadzuje riešenie protipovodňových opatrení formou transformácie vody v povodí nad intravilánom.

Keďže riešenie transformácie vody v povodí na plochách lesného porastu (holoruby, vytváranie prehĺbených koridorov kolmých na vrstevnice, resp. v sklonoch, ktoré vytvárajú podmienky na sústredenie odtokov vody a tým aj zvýšenej erozívnej činnosti vody počas extrémnych zrážok v miestach zvážania kmeňov stromov) a na poľnohospodárskych pozemkoch (orba kolmo na vrstevnice umožňuje vznik rýh, ktoré vytvárajú vhodné podmienky na erozívnu činnosť vody pri stekaní z polí počas extrémnych zrážok) je iluzórne, treba ju riešiť technickým zásahom do údolia nad intravilánom. Transformáciu možno zabezpečiť aj výstavbou suchej nádrže – poldra. Táto nádrž sa vybuduje tak, že sa postaví zemná hrádza naprieč toku rieky.

Výstavbou hrádze sa vytvorí retenčný priestor na zachytenie povodňovej vlny, pričom súčasťou zemnej hrádze je nehradený dnový výpust. Tento je navrhnutý tak, že pri maximálnej hladine vody v nádrži vytečie do neupraveného toku v intraviláne iba toľko, koľko tento neupravený tok znesie. Dôležitou súčasťou poldrov je aj vytvorenie sedimentačnej nádržky nad úrovňou možnej zátopy a bezpečnostný priepad v korune hrádze.
Tento spôsob riešenia protipovodňových opatrení sa zdá z viacerých hľadísk ako naj­efektívnejší, najekologickejší a zdá sa, že aj najekonomickejší.   

Ing. Otakar Hrabovský
Foto: archív autora

Autor je vedúcim odboru inžinierskych činností v SVP, š. p., Banská Bystrica, odštepný závod Košice.