Rekonstrukce Vodního díla Nechranice

V článku je popsána rekonstrukce Vodního díla Nechranice. Dílo leží přibližně v polovině toku řeky Ohře mezi městy Chomutov, Kadaň a Žatec. Jedná se o největší přehradní nádrž v povodí Ohře a pátou největší na našem území. Její hráz o délce 3 280 metrů je nejdelší sypanou hrází v Evropě a svým objemem 9,5 milionu m³ patří mezi největší evropské sypané hráze.

POPIS VODNÍHO DÍLA

Hráz s výškou 47,5 m nad základovou spárou je široká v koruně devět metrů, v patě 800 metrů. V místě původního dna řeky se opírá o mohutné zatěžovací lavice. Stabilizační část je tvořena místními štěrkopísky, těsnící část sprašovými hlínami. Těsnící část je umístěna na návodní straně a ochráněna na místě betonovaným ochranným pláštěm s dilatačními spárami vyplněnými pórobetonem. Podloží hráze je těsněno jílovobetonovou těsnící clonou do hloubky až 31 metru. Vzhledem ke komplikovaným základovým poměrům je toto vodní dílo vybaveno pro snížení pórových tlaků v podloží rozsáhlým systémem odvodnění v podhrází, se sledováním průsaků.

V pravé části nádrže, v nejhlubším místě, stojí věžový sdružený objekt založený na 134 konsolidačních pískových pilotách. Ve spodní části tvaru kvádru vysokého 14 metrů jsou uloženy dvě Kaplanovy turbíny. Spodní výpusti o průměru 1 800 mm jsou napojeny přímo na spirály turbín a vyústěny nad savkou do odtokové chodby parabolického tvaru o dvou etážích dlouhé 475 metrů. Horní část věžového objektu tvoří dva souosé železobetonové válce výšky 50 metrů. Vnější válec má průměr 20,4 metru a stěnu silnou 1,2 metru. V prostorech mezi válci je umístěno technologické zázemí elektrárny a v horní části velín.

V levé části hráze je umístěn korunový železobetonový přelivný objekt s navazujícím 600 metrů dlouhým lichoběžníkovým betonovým skluzem. Aby nedocházelo ke ztrátám vody z nádrže přeléváním přelivné hrany vlivem velkých vln, byl v nádrži před přelivným objektem vybudován betonový vlnolam, který tvoří norná stěna na sloupech. Bezpečnostní přeliv se původně skládal ze tří polí šířky 15 metrů, založených na mohutných betonových deskách. Hydrostatické segmentové uzávěry, které kontrolovaly prostor nádrže mezi kótami 268,00 a 271,90 m n. m., se sklápěly do pět metrů vysokých betonových prahů. Relativně subtilní pilíře, jejichž středem probíhá dilatace mezi jednotlivými bloky, nesou mostovku komunikace vedoucí po koruně hráze.

ÚČELY DÍLA A DŮVOD REKONSTRUKCE

Hlavním důvodem pro výstavbu v letech 1961 až 1968 bylo zajištění dostatečného množství vody pro průmysl a zemědělství v oblasti. K tomuto účelu se v dnešní době přidává zajištění minimálního zůstatkového průtoku, výroba elektrické energie a částečně i ochrana území pod vodním dílem před povodněmi. Právě protipovodňová ochrana byla při výstavbě opomenuta, což se projevilo i při povodni v roce 1981 kdy nebylo možno v dostatečné míře využít velký protipovodňový potenciál nádrže.

Pro zlepšení podmínek pro manipulaci na vodním díle proběhla v letech 2003 a 2004 rekonstrukce středního pole, kdy byl odstraněn betonový práh tohoto pole a hradící konstrukce nahrazena segmentovým uzávěrem s nornou stěnou. Manipulační možnosti se tak rozšířily o 5 metrů až na kótu 263,00 m n. m. a umožnily tak vypouštění neškodného odtoku již v zásobním prostoru nádrže.

Pro umožnění plynulé manipulace za všech vodních stavů a pro možnost navýšení ovladatelného retenčního prostoru nádrže byla naplánována rekonstrukce zbývajících krajních polí bezpečnostního přelivu. Pro financování bylo využito dotačního programu 129 260 Podpora prevence před povodněmi III.

PROJEKČNÍ PRÁCE

V letech 2015 až 2017 byla vypracována projektová dokumentace (Sweco Hydroprojekt a. s., Praha) pro rekonstrukci krajních polí, která navrhla nahrazení původních hydrostatických segmentů dutými klapkami čočkovitého průřezu s aktivní hradící výškou 5,43 m, která umožňuje rozsah manipulací pro hladinu 267,62 – 273,05 m n. m. Dále byla navržena úprava přelivného objektu tak, aby byla možná vestavba těchto nových hradících prvků.

Vzhledem k nestandardním rozměrům, kdy šířka klapky pro jedno pole činí 14,96 metru, byla z důvodu manipulace, montáže, spolehlivosti provozu a požadavkům na maximální těsnost každá klapka navržena ze dvou dílů, které budou na stavbě spojeny přes masivní přírubu v jeden tuhý celek a svařeny. Ukotvení klapky bylo navrženo na deseti ložiscích na prahu, zároveň klapku podpírají čtyři hydroválce. Těmito ložisky a hydraulickými pohony je veškeré zatížení přenášeno do spodní stavby. Toto řešení umožňuje snížení provozních tlaků v hydraulickém systému ovládání. U původních pilířů je uvažováno s namáháním pouze při aretaci klapek v horních polohách.

V rámci projekčních prací proběhl v roce 2016 na ČVUT v Praze, Katedře hydrotechniky, modelový výzkum s cílem posoudit stávající stav, ověřit funkci vlnolamu, přelivu a skluzu při povodních a posoudit navržené úpravy z hlediska možnosti bezpečného převedení kontrolní povodňové vlny KPV10000. Pro toto posouzení byl postaven fyzikální model v měřítku 1:50 a vytvořen matematický prostorový model.

REALIZACE

Ve výsledku byla stavba rozdělena na dvě části – levé a pravé přelivné pole. Dne 30. listopadu 2017 bylo předáno staveniště pro stavbu v levém poli přelivného objektu Sdružení VD Nechranice, které tvořily společnosti SMP CZ, a. s. Praha, EU Group, a. s. Bratislava, LABSKÁ, strojní a stavební společnost s. r. o. Pardubice a Montážní a výrobní sdružení, spol. s r. o. Mělník.

Již při zahájení přípravných prací, realizaci sjezdu do skluzu od bezpečnostního přelivu, byly práce opakovaně přerušovány s ohledem na aktuální hydrologickou situaci, kdy byla potřeba odpouštět větší průtoky, než dovolovalo bezpečné provádění stavby sjezdu.

Po demontáži stávajících konstrukcí a technologie, byla zajištěna mostovka komunikace nad přelivným objektem vyvěšením a zahájeny bourací práce betonových konstrukcí pomocí hydrofrézy. Tato technologie byla navržena z důvodu ochrany stávající výztuže.

Rychlost demoličních prací byla ovlivňována kvalitou stávajících betonů, výkonem hydrofrézy a aktuální hydrologickou situací. V průběhu bouracích prací bylo nutno řešit např. nepropustné zachytávání technologické vody. V důsledku významného zdržení tak muselo být řešeno navýšení provizorního hrazení pro zimní období. Před vlastní betonáží nových konstrukčních prvků byly vedeny také dlouhé diskuse mezi objednatelem a zhotovitelem ohledně navržených přísad do betonů ve vazbě na záruční podmínky.

V průběhu stavby došlo ke změně dodavatele hradící konstrukce, kdy klapka byla vyrobena společností Strojírny Podzimek s. r. o.

Vlastní těleso klapky je svařeno ze zkružených plechů tloušťky 14 a 15 mm, příčné plechové výztuhy, tzv. diafragmy, mají tloušťku 20 mm, v místě ložiska jsou zesílené na 30 mm a čelní diafragmy mají tloušťku 50 mm. Vše z oceli, či nerezové oceli.

Před vlastní montáží klapky na pozici bylo osazeno zavzdušňovací potrubí, větrací potrubí kobek servoválců, boční štíty a upravena spodní stavba, kde byly vybudovány prostory pro servopohony a trasy kabelových rozvodů a elektro rozvodů, zároveň byla rekonstruována rozvodna ve středním poli a byl umístěn nový dieselagregát, protože ovládání nových uzávěrů je závislé výlučně na dodávce elektrické energie.

Za zmínku stojí boční štíty, jejichž povrch je tvořen deskami UHMW‑PE (ultravysokomolekulární nízkotlaký polyethylén) s vysokou hydroabrazivní odolností vůči erozi, výbornými kluznými vlastnostmi s hladkým nelepivým a nepřimrzavým olefinickým povrchem a odolností proti UV záření. Tento materiál má vysokou rázovou a vrubovou houževnatost. Po osazení bočních štítů bylo zásadní ověření rovinnosti výsledného povrchu z důvodu zajištění co nejlepší těsnosti.

V průběhu června 2020 byly na pozici osazeny hydroválce a klapka, která byla usazována po částech. Následovalo svaření obou dílů klapky, seřizování klapky, osazení těsnění, napojení všech rozvodů, dokončení betonáží pilířů a přelivné plochy a podobně.

Vzhledem k tomu, že na přelivném objektu vede již zmíněná komunikace, v průběhu stavby bylo nutné provádět mostní prohlídky, měření vibrací od provozu s ohledem na kvalitu betonáže a řešit množství uzavírek provozu. Po celou dobu stavby byl prováděn zvýšený technicko‑bezpečnostní dohled, v jehož rámci se prováděla všechna standardní měření, sledování a testování podle platného programu technicko‑bezpečnostního dohledu, rozšířená o měření a sledování jevů přímo i nepřímo souvisejících se zásahem do konstrukce vodního díla.

Stejně jako v ostatních oblastech našeho života i do této stavby zasáhla epidemiologická situace, související s onemocněním COVID-19, a došlo k posunu některých dílčích činností, např. tzv. suchých zkoušek. Stavba byla dokončena k 30. listopadu 2020 a dílo bylo převzato do zkušebního provozu. K ověření funkčnosti došlo při tzv. mokrých zkouškách, které proběhly, z důvodu vhodných hydrologických podmínek, v březnu 2021.

ZÁVĚR

V červenci 2021 se předpokládá zahájení výběrového řízení pro stavbu v pravém poli bezpečnostního přelivu. Po dokončení i této části dojde k výraznému rozšíření manipulačních možností zejména v zásobním prostoru nádrže. Hlavním přínosem je především zvýšení protipovodňové ochrany území pod hrází a možnost nadlepšování průtoků Ohře a Labe pro plavbu nebo při ekologických haváriích. Zlepší se také podmínky pro ovlivňování teplotního režimu dolní Ohře a zabezpečení minimálních průtoků v toku pod hrází. V neposlední řadě bude zvýšena bezpečnost vodního díla, zejména při průchodu mimořádných povodní.

Ing. Petra Suchopárková
hlavní pracovník technicko‑bezpečnostního dohledu nad vodními díly (VD)
Povodí Ohře, státní podnik