3
Vynález rieši zvýšenie filtračnej stability brehovvodných tokov namáhaných hydrodynamickýmtlakom filtračného prúdu podzemnej vody, vznika-júcom pri přechode prietokových vín a pri náhlompoklese hladiny vody v tokoch. Břehy prirodzených ako aj umělých vodnýchtokov akými sú energetické, přívodně, odpadové,plavebně a odvodňovacie kanále sú vystavenéúčinkom viacerých, tzv. aktívnych sil, pósobiacichproti ich stabilitě. Zo strany koryta toku, t. j.z návodnej strany pósobia na břeh sily vyvolanédynamickými účinkami vodného prúdu (unášaciasila), sily pósobené dynamickým účinkom vlneniahladiny vody vyvolaného vetrom (větrové vlny),s pohybom plavidiel,^ ďalej dynamické účinky pripřechode prirodzených prietokových alebo umě-lých prietokových vín, vznikajúcich v dósledkuprevádzky energeticky využívaných vodných tokovalebo energetických kanálov. Břehy vodných to-kov móžu byť tiež namáhané mechanickými účin-kami 1’adu, 1’adochodom a pod. Na břehy vodnýchtokov, ktoré majú priamy hydraulický kontakts podzemnou vodou, alebo na svahy energetickýchkanálov zařezaných hlboko pod hladinou podzem-nej vody okrem uvedených sil, pósobia proti tzv.filtračnej stabilitě svahov tiež hydrodynamickétlaky podzemnej vody, ktoré vznikajú pri rýchlej-šom poklese hladiny vody v tokoch napr. počaspřechodu poklesovej vetve prietokovej vlny, prišpičkovej prevádzke energetických kanálov alebopri ich prázdnění. Tieto, tzv. prúdové tlaky pósobiahlavně proti filtračnej stabilitě samotných svahovale tiež proti stabilitě ochranných vrstiev a opevne-nia svahu. Na rozdiel od ostatných uvedenýchúčinkov, hydrodynamické tlaky podzemnej vodydrénovanej vodným tokom pósobia na břehy z tzv.rubovej strany, teda zo strany územia prilahléhok vodnému toku. V dósledku hydrodynamickýchtlakov filtračného prúdu podzemnej vody dochá-dza k javom vnútornej sufózie a v případe nepriaz-nivého granulometrického zloženia materiálu pod-ložia a zvýšených filtračných rýchlostí tiež k stekut-neniu jemných piesočnatých frakcií. Okrem tohopri poklese hladiny vody v toku vzniká nadklesajúcou hladinou vynorenej časti svahu tzv.výnorová plocha, ktorá v dósledku koncentrácieprúdnic a zvýšených pórových rýchlostí je filtračněnajviac namáhanou častou svahu vodného toku.Namáhanie svahov účinkami prúdových tlakov jenajvýraznejšie a najnebezpečnejšie v energetic-kých kanáloch. V dósledku špičkovej prevádzkyvodných elektrární vznikajú v nich tzv. uměléprietokové vlny s poměrně krátkou periodoutrvania extrémnych vodných stavov avšak značnévelkou aplitúdou ich rožkyvu (2 až 6 m).
Odpadně zemné kanále majú spravidla priamyhydraulický kontakt s podzemnou vodou vo svo-jom okolí. To znamená, že každá změna úrovněhladiny vod^ v kanáli sa odrazí na momentálnejpolohe hladiny podzemnej vody. V dósledku takej-to interakcie medzi povrchovou vodou v tokua podzemnou vodou vyvolá periodická změna úrovně vody v rieke zložitý dynamický procesfiltračného prúdenia podzemnej vody vo vodonos-ných vrstvách prifahlých ku svahom vodných tokovalebo kanálov. Pri vzostupnej vetve umelej prieto-kovej vlny bude prebiehať proces brehovej a dno-vej tlakovej infiltrácie vody z koryta toku dookolitého, vodou saturovaného horninového pro-stredia a naopak, pri poklesovej vetve prietokovejvlny dochádza k diametrálnej zmene smerov vek-torov filtračných rýchlostí, v dósledku čoho začneprebiehať opačný proces — drenáž podzemnejvody korytom vodného toku. Pri striedaní obochprocesov dochádza v blízkom okolí svahov k zloži-tému pulzačného pohybu hladiny podzemnej vodya teda aj k změnám prúdových tlakov. Podzemnávoda presiaknutá počas doby vzostupnej vetveprietokovej vlny do zvodnělého horninového pro-stredia počas nasledujúcej doby poklesu prietoko-vej vlny preniká pod tlakom aj cez výronovúplochu spáť do koryta toku v podobě plošných,alebo sústredených výverov vody. Jávy vyvolanéprúdovými tlakmi podzemnej vody, akými súvnútorná sufózia, stekutenie pieskov a výronováplocha sú často příčinami vzniku tzv. filtračnýchporúch na brehoch vodných tokov, ktoré vázneohrozujú filtračnú a v konečnom dósledku ajcelkovú stabilitu brehov a svahových opevněnía neraz vedú až k totálnej deštrukcii brehovvodných tokov ako aj vodných nádrží. Súčasný stavtechniky pri zabezpečovaní ochrany a stabilitysvahov vodných tokov vychádza z tradičných tech-nických spósobov opevňovania brehov používa-ných pri úpravách vodných tokov a návodnýchsvahov sypaných priehrad v priehradnom inžinier-stve. Svahy vodných tokov sú proti všetkým uvede-ným aktivně pósobiacim silám proti stabilitě sva-hov chráněné mechanicky svahovým opevněním,ktoré sa realizuje bezprostredne na exponovanýchčastiach svahov. Svahové opevnenia pozostávajúnajčastejšie zo svahového pokrytia (břehovéhofiltra) a z ochranných vrstiev. Na najviac namáhanéčasti svahov sa pri tradičných spósoboch opevňova-cích práč rozprestiera obrátený viacvrstvový alebojednoduchý břehový filter z drakcií triedenéhoštrku, ktorý aby nebol odplavený dynamickýmiúčinkami vodného prúdu sa priťaží ochrannouvrstvou obvykle z ťažkého záhozu lomovým kame-ňom. V posledných rokoch nastal pokrok v techno-logii opevňovania svahov vo vodnom staviteístvev tom smere, že namiesto uvedených klasickýchprírodných materiálov sa používajú z viacerýchhfadísk výhodnejšie moderné materiály a hmoty.Ako břehový filter sa namiesto prirodzenéhošířkového materiálu používajú tzv. geotextíliez rozličných netkaných textilii, filtračně fólie a pod.Namiesto nákladného ťažkého záhozu z lomovéhokameňa sa ochranná vrstva svahového opevneniabuduje z betonových prefabrikátov najrozličnej-ších tvarov a konštrukcií. Úloha břehového filtrarozprestretého priamo na svahu spočívá predovšet-kým v tom, aby zabraňovala vynášaniu a vyplavo-vanou jemných zemitých častíc z podložia svahu. 216407 V žiadnom případe svahové pokrytia či už z tradič-ných štrkopiesočnatých filtrov alebo z modemýchgeotextílií nezmenšujú filtračně rychlosti ani prú-dové tlaky a preto ani nemóžu znižovať nebezpečiestekutenia pieskov v podloží svahu, nezabraňujúvzniku vnútomej sufózie ani vzniku nebezpečnejvýronovej plochy. Břehové filtre a ochranné vrstvynemóžu odstranit’ příčiny týchto negativných javovpósobiacich proti filtračnej stabilitě svahov, ale lenčiastočne bránia už vzniknuvším dósledkom — vy-plavovanou jemných zemitých častíc z podložiasvahov vodných tokov. Břehové opevnenia majúvšak nezastupitelná funkciu pri ochraně svahovpřed dynamickými účinkami vodného prúdu, vlne-niu a ostatným aktívnym silám, okrem filtračných,pósobiacich proti stabilitě svahov. Vo vodnomstavitefstve je známe tiež použitie tzv. záchytnéhoalebo ochranného či priesakového drénu trasova-ného rovnoběžně so svahom kanála. Jeho funkciavšak spočívá v zachytávaní a odvodzovaní priesa-% kovej vody z prívodných kanálov k vodným elek- trárňam a fixovaní úrovně hladiny podzemnej vodyv území prilahlom ku kanálu. Takýto drén všakneochraňuje svah kanála před filtračným prúdompodzemnej vody pri drénovaní vody kanáloma teda ani neprispieva k zvýšeniu jeho filtračnejstability.
Filtračnú stabilitu brehov vodných tokov zvyšuje ;ich hydraulická ochrana príbrežným infiltračno-drenážnym prvkom pódia vynálezu, ktorého pod-stata spočívá v tom, že rovnoběžně s břehovoučiarou a niveletou vodného toku je v híbkeminimálnej hladiny vody uložený infiltračne dre-nážny prvok z perforovaného potrubia, chráněné-ho proti zanášaniu vhodným filtrom, napr. z geo-textílií filtračno-drenážny prvok je od maximálnejpolohy brehovej čiary vzdialený na dížku rovnú2 až 3 násobku amplitúdy dimenzačnej prietokovejvlny, pričom je každých 50 až 150 m spolenýponiocou spojovacieho vodorovného neperforova-ného potrubia priamas vodou vo vodnom toku.
Príbrežný paralelný filtračno-drenážny prÝdkpodlá vynálezu zabezpečuje, okamžitý a dokonalý ipřenos zmien tlaku vody v toku a v zvodnelom ;hominovom prostředí podložia břehu vodného !toku po celej dížke úseku medzi dvoma-eusediacimi ispojovacími potrubiami. Príbrežný infiltračno-dre-nážny prvok vzhfadom na směr filtračného prúde-nia podzemnej vody po dobu poklesovej vetve jprietokovej vlny vo vodnom toku účinkuje voči Ivlastnému korytu vodného toku ako predradenýdrén. Ako taký má schopnost’ zachytávat’ podzem-ím vodu prúdiacu v homej časti zvodnělého pro-stredia smerom ku korytu vodného toku. Bezúčinku predradeného drénu podřa vynálezu by tátočást podzemnej vody přitékala pod tlakom dokoryta toku cez výronovú plochu a mohla byspósobovať vznik filtračných porúch na svahochvodného toku. Přepojením príbrežného infiltrač-no-drenážneho prvku spojovacími potrubiamipriamo s vodou vo vodnom toku sa zabezpečuje, žezměny jeho funkcie z filtračnej na drenážnu , 216407 prebiehajú samočinné a sú riadené prirodzenýmalebo umělým režimom vodných stavov vo vodnomtoku. Spojenie infiltračno-drenážneho prvkus vodným tokom představuje samoregulujúcu sasústavu a znamená rozsírenie použitia známej věci— horizontálneho drénu k účelom, na ktoré tentonebol doposial použitý. V dósledku takejto samo-činnej hydraulickej súčinnosti medzi infiltračno-drenážnym prvkom a korytom vodného tokudochádza rovnako samočinné k rozdeleniu filtrač-ného prúdového póla na dva fragmenty. Totorozdelenie existuje v každom časovom okamihuohoch opísaných nestacionámych procesov filtrač-ného prúdenia v dósledku ktorého sa 45 až 50 %prúdových trubic odvracia od břehu smeromk predradenému drénu, čím sa výrazné zmenšujenamáhanie svahov prúdovými tlakmi čo prispievak zvýšeniu ich filtračnej stability. Hydraulickýmúčinkom infiltračno-drenážneho prvku poklesnúfiltračně rýchlosti v oblasti exponovanej brehovejčiary o 35 až 40 % z póvodných. To však budezávisieť od konkrétných podmienok jeho aplikácie.V oblasti medzi infiltračno-drenážnym prvkoma brehom dochádza k výraznému zníženiu hydrau-lických gradientov takže možnost’ vzniku nebez-pečnej výronovej plochy je minimálna, alebo saprakticky zlikviduje. Podstatná časť zaťaženia fil-tračným prúdom preberá na seba okolie príbrežné-ho infiltračno-drenážneho prvku v dósledku čohoohrozenie. brehov sufóziou a stekutením pieskovv jeho podloží je minimálně. Samočinná hydraulic-ká súčinnosť medzi infiltračno-drenážnym prvkoma vodným tokom zabezpečuje, že pri kolísaníhladiny vody v toku dochádza k diametrálnejzmene smerov vektorov filtračných rýchlosti v oko-lí infiltračno-drenážneho prvku. Tento efekt znižu-je možnost’ zanášania sa (kolmatácie) drenážnehofiltra, vtokových otvorov ako aj Samotného perfo-rovaného potrubia. Prepojenie infiltračno-drenáž-neho prvku spojovacími potrubiami priamo s vo-dou vo vodnom toku zaručuje, že tak spojovaciepotrubie, ako aj samotný infiltračno-drenážnyi prvok budú neustále vyplněné vodou, takže na! jeho kontúre a ani v jeho okolí nemóže vzniknúťvýronová plocha. Okrem vyššie uvedených novýchúčinkov aj v tomto spočívá zásadný rozdiel medzi funkciou príbrežného infiltračno-drenážnehoprvku podlá vynálezu a ostatnými, doposiaT zná-mými spósobmi použitia horizontálneho drénu, čiuž drénu ochranného, záchytného, priesakového,zbemého a pod. Príbrežný infiltračno-drenážnyprvok plniaci vo fáze klesania hladiny vody funkciupredradeného drénu čelí proti filtračnému namá-haniu u brehov vodných tokov tým, že znižujesamotné příčiny jeho vzniku, t. j. filtračně rýchlostia s nimi súvisiace prúdové tlaky. Nenahradzujevšak funkciu břehového filtra ani břehových opev-nění chrániacich svah proti dynamickým účinkomvodného prúdu, větrových vín, vín spósobenýchpohybom plavidiel, ladochodom a pod. Právěpreto funkciu týchto dvoch odlišných Ochrannýchzariadení (břehového opevnenia svahov a infiltrač-