Přihlásit

Využití flexibilních bariér v hrazení bystřin a stabilizaci strží (Stavebnictví)


Území severní strany Smědavské hory leží v extrémních přírodních podmínkách Jizerských hor. Dlouhé kamenité svahy, které dosahují sklonu 38–70 %, mají málo vyvinutou podrobnou hydrografickou síť a mělkou půdu, která se velmi rychle nasytí srážkovou vodou. Úvod

Území severní strany Smědavské hory se prakticky stoprocentně vyu žívá jako lesní půda. V osmdesátých letech 20. století proběhla na tomto území imisní a kůrovcová kalamita, která v krátké době změnila charakter lesních porostů. Převážně smrkové lesy různého věku byly nahrazeny kulturami, které mají až do zapojení charakter travnaté plochy. Na náhorním platu při extrémních srážkách dochází ke koncentraci povrchového odtoku, který následně způsobuje sesuvy a rýhovou erozi na strmých svazích. K sesuvům v tomto místě docházelo i v minulosti – v roce 1958 i na přelomu osmdesátých a devadesátých let. Nebylo tomu jinak ani během srpnových povodní v roce 2010. V tiskové zprávě o meteorologické si tuaci vydané ČHMÚ 8. srpna 2010 je možné se dočíst, že vysoké srážkové úhrny byly zaznamenány také v experimentální síti ČHMÚ v Jizerských horách, nejvyšší úhrny srážek ze 6. srpna měly stanice Bedřichov – prameny Černé Nisy (179,5 mm), Bedřichov – Tomšovka (171,2 mm) a stanice Bedřichov – Olivetská hora (172,5 mm). V době od 6. srpna, 8.00 hod. SELČ, do 9. srpna, 8.00 hod. SELČ, v místě spadlo více než 300 mm srážek: Bedřichov – prameny Černé Nisy (334,9 mm), Bedřichov – Tomšovka (327,9 mm), Bedřichov – Olivetská hora (318,2 mm). Vlivem těchto abnormálních srážek došlo následně na územně rozsáhlém severním svahu Smědavské hory k extrémnímu povrchovému odtoku, což společně s řadou dalších faktorů vedlo k spontánnímu vzniku tří morfologicky významných strží, někdy označovaných jako mury. Konkrétně se jedná o strže označené jako S7 – trám, dále pak strž S1 a strž S2.

Morfologicky významné strže

Strž S7 – trám

Strž s definovatelným povodím a stabilními průtoky vzniká cca 100 m pod Pavlovou cestou. Zhlaví strže se nachází na severní straně Smědavské hory, pokračuje ve směru spádnice k místu zvanému Sedmitrámový most. Celková délka strže činí přibližně 840 m, spád strže je 250 výškových metrů. Strž má příčný profil tvaru širokého písmene U. Celková šíře dosahuje po většinu její trasy 18 m. Tvar dna není vymezen, koryto je vyplněno splaveninami, zahloubení dna oproti úrovni okolních břehů se pohybuje v rozmezí od 3 do 5 m. Břehy jsou obnažené, erodované, vegetační kryt je odstraněn. Místy došlo k jejich podemletí, jsou proměnlivého sklonu, strmé, místy mají sklon 1 : 1. Při vzrostlých stromech na březích se vytvořily nápěchy tvořené jak opřenými balvany, tak spadanými a unášenými kmeny stromů, větvemi a dalším materiálem. Na svazích břehů je patrná jasná linie (chybí vegetační kryt), která značí maximální úroveň hladiny vodního proudu. V celém korytě strže se nacházejí splaveniny nejrůznějších velikostí a tvarů, od nejjemnějšího materiálu až po balvany velkých rozměrů.

Strž S1

Strž je bez znatelného stabilního průtoku. Zhlaví strže se nachází na severozápadním svahu Smědavské hory, trasa strže ve směru spádnice křižuje silnici II/290 Hejnice – Smědava ve třech místech, třemi propustky. Celková délka strže činí přibližně 560 m. V horní části v blízkosti zhlaví strže má koryto tvar misky, celková šířka v úrovni břehů činí 7 až 10 m, hloubka se pohybuje od 1 m po 1,5 m, místy 2 m. Břehy jsou obnaženy, vegetační kryt chybí, sklony svahů jsou v horní části mírné, postupně s prohlubováním strže se stávají strmější, až téměř svislé. Materiál dna je charakterizován jemnými splaveninami, drobným i hrubým štěrkem a kameny. Velké balvany se objevují více až v nižších částech, v této sekci se vyskytují pouze jednotlivě. Ve střední části nad propustkem se koryto strže rozšiřuje na 20–25 m a větví se do dvou odtokových tras, z nichž jedna končí u silnice a druhá pokračuje přes silnici dál. Hloubka v rozšířeném úseku je proměnlivá, záleží na seskupení velkých kamenů a balvanů. Průměrně dosahuje hloubky 2 m. V této části je spektrum splavenin velmi různorodé, vyskytují se v ní velké balvany, kameny, drobný štěrk i jemnozrnný materiál (místy stmelen a utažen). Oproti strži S7 – trám se v místě vyskytuje menší množství uloženého materiálu, méně velkých balvanů a je v něm zastoupena i jemnozrnná frakce. U strže S1 došlo díky morfologii svahu k jejímu rozdělení na západní a východní větev s tím, že západní větev dvakrát překonává silnici vedoucí z obce Bílý Potok k horské chatě Smědava.

Zahrazení a sanace strží

Po provedených terénních průzkumech a detailním zaměření dna a břehů strží včetně průzkumu stavu a kotvení balvanů v korytě strže byla se zástupci Lesy ČR, s.p., Správou CHKO Jizerské hory a zástupci Krajské správy silnic Libereckého kraje navržena a odsouhlasena koncepce zahrazení a sanace strží. Výsledkem bylo rozhodnutí, že sanační zásah bude proveden pouze v případě strže S1, kde na stávajícím značně erodovaném korytě, vždy ve vhodných profilech nad přechodem koryta, respektive strže přes silnici II/290, bude z důvodu zastavení chodu kamenů a stabilizace zhlaví strže proti zpětné vodní erozi vybudována soustava flexibilních bariér VX140-H4, doplněná o závěrnou konsolidační přehrážku. Účelem budovaných a instalovaných objektů je zastavení chodu hrubých splavenin a převážně volných kamenů strží (stálovodnou strží během roku), aby nedocházelo k pádu kamení na vozovku silnice II/290. Zároveň konsolidační přehrážka zamezí zpětné, protiproudé erozi a postupování zhlaví strže směrem vzhůru k propustku č. 2 na silnici II/290.

Flexibilní bariéry

Pro stržové lokality, zachycení vodou unášených kmenů, zamezení borcení a řícení skalních masivů, případně zamezení pádu kamene, je možné využít dva systémy flexibilních bariér, které jsou v Evropě pro tyto účely do strží či na skály instalovány. Jedná se o koncepčně a funkčně podobné systémy, které využívají dynamiku konstrukčních prvků kruhových, ocelových sítí: * ochranné bariéry proti skalnímu řícení (bariéry MACCAFERRI), italský systém MAC. RO. SYSTEM; * ochranný systém pro strže a stržové splazy (bariéry DEBRIS FLOW), flexibilní bariéry UX/VX (švýcarský systém firmy GEOBRUGG).
Ochranné flexibilní bariéry jsou speciální systémy složené z ochranných sítí, ocelových lan, opěrných a kotevních prvků a z pohlcovačů energie. Při nárazu padajícího kamene nebo části skály do bariéry dochází k její deformaci a k pohlcení kinetické energie kamene. Bariéry proti padání skal se navrhují a dimenzují tak, aby utlumily kinetickou energii padajícího kamene nebo skalního bloku a bezpečně jej zachytily nebo výrazně zpomalily. Bariéry se budují v patě svahu LS Frýdlant) a tvoří tak překážku mezi skalním svahem a územím pod ním, které je ohroženo skalním řícením – jako ochrana proti pádu kamene ze skalního svahu.

Ochranné bariéry MACCAFERRI

Pro využití na smědavských stržích je pro tento navržený systém limitující sestava bariéry, která podle doporučení a pro možnost využití garance fungování musí být sestavena minimálně ze tří polí o délce pole 10 m (celkově tedy 30 m), pokud možno umístěných do roviny základové patky konstrukce (umožněná odchylka nivelety patky pro osazení sloupku flexibilní bariéry je 0,5 m).

Flexibilní bariéry VX/UX

Systém flexibilních bariér VX/UX umožňuje přímou instalaci bariéry do strže, není nutné vytvářet sestavy o několika polích, aby byla bariéra účinná. V dané lokalitě severního svahu Smědavské hory, kde došlo k vytvoření plošně rozsáhlé stržové eroze, je možné použít bariéru VX přímo ve strži vzniklé soustředěným odtokem.
Flexibilní bariéry se jako účinné opatření proti pohybu velkých balvanů v horských bystřinách běžně používají v oblastech Švýcarských Alp, kde se systémy využívají jako ochrana obcí před pohybem kamenů koryty vysokohorských bystřin. Tamější bariéry jsou s ohledem na velikost tokem nesených splavenin konstruovány jako bariéry UX, flexibilní systémy s konzolovými (kyvnými) vzpěrami. Konstrukční výšky bariér jsou od 6 m až do 20 m.
Flexibilní bariéry GEOBRUGG jsou tvořeny sítí s kulatými oky, které díky konstrukci odolávají velkým statickým i dynamickým zatížením. Nosný systém bariéry tvoří podpůrná a okrajová lana stabilizovaná v profilu budoucí bariéry soustavou do geologického podloží vetknutých lanových kotev s flexibilní hlavou. Délka kotev je závislá na geologickém podloží, minimálně je však nutné do podloží vyvrtat vrt pro lanovou kotvu délky 5,0 m. Po osazení lanové kotvy do vrtu se vrt s kotvou zalije betonovou injektážní směsí. Až po jeho zatvrdnutí je možné na hlavu kotvy pomocí třmenů zavěsit nosná a podpůrná ocelová lana a na ně pak samotnou záchytnou flexibilní síť z kroužků ROCCO (ty jsou splétané z jednotlivých ocelových drátů z vysokopevnostní oceli). Komponenty systému: * síť z kroužků ROCCO (základní konstrukční prvek sítě), díky elastoplastickému chování absorbují kroužky ROCCO část energie, čímž se snižuje zátěž na kotvy, které stabilizují síť v profilu; * lanová kotva GEOBRUGG o 22,5 mm do vrtu o 92 mm; * síť ROCCO 16/3/300; * podpůrná a okrajová lana doplněná o brzdové kroužky, které tlumí
velké nárazy a zabraňují poškození lan; * nosné lano o 22 mm GEOBINEX s brzdnými kruhy GN-9017; * boční lano o 22 mm GEOBINEX s brzdnými kruhy GN-9017; * vrchní podpůrná lana jsou chráněna proti abrazivním účinkům suti
ochranným prvkem; * ochrana proti oděru (abrazi) GA-8055.
V závislosti na tvaru suťového splazu je možné v předem definovaném a vhodném profilu instalovat dva systémové typy bariér, lišící se od sebe skladbou a použitými podpůrnými a stabilizačními prvky. Konkrétně je možné použít VX nebo UX bariéry. Oba konstrukční systémy bariér umožní v nenaplněném stavu normální odtok vody. Pokud jsou vlivem sesuvu bariéry naplněny, křídlovitý tvar horních podpůrných lan zajistí jasně definované místo pro odtok.

Použití flexibilních bariér na Smědavské hoře

Bariéry VX použité a navržené ve strži S1 jsou vhodné pro menší horské bystřiny, s ukotvením v bocích strže. Tento typ je vhodný pro bariéry do šířky maximálně 15 m a výšky maximálně 4 m, ve strži je navrženo celkem šest bariér o různé velikosti pohybující se kolem výšky bariéry 2,1 m, šířky bariéry (délka horního nosného lana) 11,5 m, podrobněji viz tab. 1.
Jako spojovací a instalační materiál se používají lanové kotvy kotvené do vrtu pomocí betonové zálivky, na kotevní lano se pak pomocí třmenů instalují jednotlivé části kruhových sítí, sestrojené na míru.

Závěr

I přes počáteční problémy spojené s minimem zkušeností s použitím a instalacemi flexibilních bariér do koryt bystřin či do stržových území se díky osvícenému investorovi, profesionálnímu přístupu zhotovitele a zároveň i dodavatele záchytných systémů firmy GEOBRUGG pro ČR a díky vstřícnému přístupu pracovníků Správy CHKO Jizerské hory podařilo na území ČR realizovat první stavbu tohoto charakteru. Svou velikostí a rozsahem se soustava bariér Smědavské hory nedá se stavbami ze Švýcarských Alp srovnávat, ale v našem případě je pozoruhodné, že bariéry vytvářejí sériový, vzájemně funkčně provázaný systém, který právě díky tomu bude efektivně fungovat. V současné době probíhá již druhým rokem měření pohybu kamenů a jejich zadržení (plnění) ve flexibilních bariérách. Z výsledků a z prováděných terénních pozorování vyplývá, že aktivní erozní činnost ve strži probíhá především podél samotných bariér. Ty jsou totiž pro návštěvníky Jizerských hor natolik zajímavé, že se kolem nich snaží na bariéru vyškrábat a přitom svými botami rozrušují povrch strže. Zvídaví turisté tak nevědomky usnadňují a poměrně zásadně urychlují následný rozpad místních hornin.
I přes fakt, že v ČR nedochází k tak rozsáhlým stržovým dějům a zastoupení vysokohorských bystřin s aktivním splaveninovým režimem a chodem splavenin velikosti větších kamenů, až balvanů není tak velké, jsou flexibilní bariéry velmi vhodnou alternativou pro statické bariéry typu otevřených přehrážek či hradlových objektů. Mezi hlavní výhodu sítí patří právě způsob reakce na náraz kamenů do bariéry, kdy se díky elasticitě (flexibilnosti) použitých materiálů a celého záchytného systému přenáší moment padajícího kamene nebo splavenin sunutých vodou do kruhové záchytné sítě. Ta se díky své konstrukci a vlastnostem tvarově přetváří a za spolupůsobení brzdných kruhů účinně zastavuje zachytávané kameny. Flexibilní bariéry lze stejně úspěšně jako na kameny použít i na dřevo unášené vodou, které např. při povodních v roce 2010 způsobilo velké problémy v obci Soutěsky a následně pak přímo v obci Hřensko. Mezi nesporné konstrukční výhody patří v neposlední řadě i jejich prostorová variabilnost a nenáročnost na zábor pozemku. Věřím, že právě díky kombinaci těchto svých předností najdou flexibilní bariéry své uplatnění i mimo Jizerské hory.

O autorovi| Ing. Adam Vokurka, Ph. D. Adam Vokurka, Absolvent Fakulty stavební ČVUT v Praze, odborný asistent na katedře hydromeliorací a krajinného inženýrství, projektant vodohospodářských staveb se zaměřením na stavby hrazení bystřin. E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.

Diskuse na serveru Silvarium.cz zůstává přístupná pro všechny čtenáře. Pro vkládání příspěvků je nutná registrace pomocí e-mailu. Pravidla diskusí na Silvarium.cz (Kodex diskutujícího) a stručný návod jak se registrovat naleznete zde.

Hlavní zprávy

Adjunktem na léto: výzva Lesů ČR pro studenty lesnických škol

Adjunktem na léto: výzva Lesů ČR pro studenty lesnických škol

Lesnictví

Studenti středních a vysokých lesnických škol se letos v létě mohou stát na zkoušku adjunkty podniku Lesy ČR. Vyzkouší své znalosti v praxi, pomohou na kalamitních revírech...

Čti dál
Lesnický think tank navrhuje změny a opatření pro zvládnutí kalamity

Lesnický think tank navrhuje změny a opatření pro zvládnutí kalamity

Lesnictví

CZECH FOREST think tank vydal 23. 5. 2018 tiskovou zprávu, která představuje tuto iniciativu široké veřejnosti a uvádí některé návrhy opatření, které by podle názoru...

Čti dál
MZe předložilo návrh vyhlášky o OPRL a vymezení HS

MZe předložilo návrh vyhlášky o OPRL a vymezení HS

Lesnictví

Ministerstvo zemědělství předložilo do vnějšího připomínkového řízení návrh vyhlášky o zpracování oblastních plánů rozvoje lesů a o vymezení hospodářských souborů. Návrh vyhlášky byl připravován ve...

Čti dál
Pozvánka na veletrh INTERFORST 2018

Pozvánka na veletrh INTERFORST 2018

Komerční zpráva

13. mezinárodní veletrh lesního hospodářství a lesní techniky s odbornými přehlídkami a přednáškami se uskuteční 18. - 22. července 2018 v Mnichově. 

Čti dál

19°C

ČR - aktuální počasí

Převážně slunečno

Vlhkost: 58%

Vítr: 22.53 km/h

  • 25 Kvě 2018 23°C 13°C
  • 26 Kvě 2018 25°C 11°C

Naši partneři

Lesy ČR VLS UHUL ČLS LOS DYAS.EU PEFC LESmedium.SK PEFC Lesnicko-dřevařská komora ČR

Naše další weby