Problematika mostu v Mánesově ulici
Při výstavbě mostu přes Malši v Mánesově ulici zřejmě nebyly respektovány obecně
přijímané zásady při křížení komunikací s vodními toky. Tak se stalo, že spodní úroveň
konstrukce přemostění mostu (uveden do provozu v roce 1958), zasahuje hladinu v řece při
významných povodních - město obvykle akceptované zásady dodržet bezpečnostní výškový
rozdíl nad max. hladinou teoretické 100-let povodně (u významných objektů nejméně 1 m).
Tento stav vzbuzuje obavy. Účinkem zahlcení mostu může za zvýšených průtoků docházet
k jistému vzdutí hladiny Malše nad mostem, zejména však tu (vcelku zbytečně) vzniklo riziko
ucpání mostnío otvoru za povodně transportovanými pevnými materiály (tj. vyvrácenými
keři, stromy, odnosem dřeva z usedlostí podél boku atd. - dále souhrnně označovanými jako
spláví). Zřejmě proto byla dodatečně upravena návodní plocha konstrukce mostovky
zaoblením pomocí ocelové půlválcové plochy.
Pokud bychom měli blíže charakterizovat hydraulické poměry úseku toku Malše v okolí
studovaného mostu, pak je třeba uvést, vedle již zmíněného ponoření konstrukce mostovky
pod úroveň hladin velkých povodní (zřejmě již od teoretické 50-leté povodně), také
nezanedbatelnou změnu směru proudění doprava s bezprostředně navazujícím mírným
obloukem doleva v trase toku níže za mostem a hlavně rozšíření průtočného profilu
bezprostředně nad mostem směrem doleva - s pokračováním dále po toku.
Dalším determinujícím hydrodynamickým jevem je, že sledovaný úsek Malše je pod
vlivem vzdutí Jiráskova jezu ve Vltavě pod soutokem s Malší, takže na průchod povodní má
podstatný vliv vývoj průtokových resp. povodňových poměrů v povodí horní Vltavy.
S vědomím těchto složitých poměrů, které numerické modely proudění vody mohou
vyjádřit jen hrubě schematizovaně, jsme v rámci vyjádření, o něž jsme byli požádání; zaměřili
pozornost na ovlivnění průchodu povodní na Malši v Č.Budějovicích objektem mostu
v Mánesově ulici.
Za adekvátní pro objasnění problematiky jsme považovali výzkum na fyzikálním modelu.
Takový výzkum je časově i co do nákladů náročný. V zájmu max. hospodárnosti jsme
sledovali myšlenku modelu využívajícího standardní hydraulický obvod hydrotechnické
laboratoře, a to i za cenu, že se použije velkého zmenšení, a že tudíž bude možno očekávat
menší kvantitativní vypovídací schopnost modelového řešení.
Pro fyzikální modelování v oblasti, kde mají rozhodující vliv gravitační síly (Froude-ova
podobnost) je z hlediska volby měřítka modelu významné, že v našem případě jde o
modelování povodňových stavů, v konkrétním případě Malše v Č.Budějovicích o průtoky
překračující maximum ~ 20-let povodně, tj. 276 m3/s. Při modelovém měřítku 1:100, které
vede k hloubce vody na modelu 4,5 cm a větší (při Q,oo,, 5,3 cm) a také k modelové střední
rychlosti proudění minimálně ~ 0,25 m/s, je ješťě možno vyhovět mezním podmínkám (viz.
Čábelka-Gabriel: Matematické a fyzikální modelování v hydrotechnice. Academia Praha,
1987).
Při přepočtu do modelových podmínek je nutno respektovat
- geometrickou podobnost ... tj. zmenšení délek 1:100
- měřítko rychlostí odpovídající 100 ... tj. desetinásobné zmenšení
- měřítko průtoků odpovídající (100) 5 .. tj.100 000 násobné zmenšení (hodnotě 400 m3/s ve skutečnosti odpovídá 41/s na modelu).
Pokud se jedná o modelování drsnosti, pak ze vztahů pro ustálené rovnoměrné proudění je
možno odvodit, že modelová drsnost by měla být zhruba poloviční než ve skutečnosti. Jelikož
jde o upravené koryto Malše, kde i při povodňových průtocích nebudou extrémní překážky
proudění, je možno uvažovat charakteristiky drsnosti p = 0,025 až 0,030, čemuž na modelu
dobře odpovídá drsnost povrchu betonu (~ ţ = 0,014).
Podle těchto výchozích úvah byl realizován fyzikální model úseku Malše v měřítku 1:100,
zahrnující ~ 300 m v oblasti mostu v Mánesově ulici (foto 1 a 2, příloha 1 ).
Při stavbě modelu se studovaný úsek v daném měřítku vybudoval ve stabilním zkušebním
žlabu v šířce 1 m. Vlastní úsek toku v požadovaném tvaru byl postaven jako maltovinový, tj.
na hrubě vytvarované koryto ve šťěrkopísku se položila vrstva cementové malty.
Objekt mostu byl modelován kombinací různých materiálů, přičemž vlastní mostovka byla
z plexiskla, aby bylo možno pozorovat očekávané specifické hydraulické jevy pod mostem.
Pokud se jedná o průchody cesty na obou březích mostním profilem, je možno je hodnotit
jako nevýznamné z hlediska průchodu velkých průtoků. Přesto byly do modelu zahrnuty.
(Pozn.: Jako pozitivní z hlediska povodní na Malši je mostu třeba přiznat, že průtočný profil
není narušen pilíři -jde o jediné pole o šířce 33 m. Pokud by součástí tohoto pole byly i cestní
průchody, znamenalo by to rovněž přínos - pro velké zvětšení rozpětí však zřejmě takové
řešení nebylo uvažováno).
Cil fyzikálního modelu je možno formulovat jako posouzení faktorů, které by popř. mohly
zhoršit průchod povodní v sledovaném úseku toku. Za nejzávaznější je třeba považovat
jednak vzdutí hladiny v důsledku odporů proudění vyplývajících ze špatně postaveného mostu
jednak možnost ucpání průtočného profilu splávím transportovaným za povodně z povodí.
V souladu s tímto cílem byl připraven program experimentů.
Pokud jde o vliv mostu na průběh hladin v podélném profilu (předpokládané vzdutí)
mohli jsme se opřít pouze o výsledky numerického modelování.
Proto jsme zvolili více hypotetických hladin vody ~ 50 m pod mostem (tj. níže po toku
zhruba v ose toku), v úrovních nižších i vyšších než bylo stanoveno výpočtem a pro různé
hodnoty povodňového průtoku jsme odečítali polohy hladiny ~ 50 m nad mostem.
Výpočet při průtoku ~ 420 m3s'' poskytl hladinu na kótě ~ 386.38, tj. 0,38 m nad úrovní
spodní hrany konstrukce přemostění. Zvolené rozmezí hladin bylo od 0,18 m pod úrovní
spodní plochy mostovky až po 1,02 m (výjimečně 1,32 m) nad touto úrovní. Průtoky byly
měněny od 200 mz/s až po 700 m3/s s krokem po 100 m3/s a navíc byl doplněn tzv. návrhový
povodňový průtok 420 m3/s.
Z hlediska vzdutí hladiny mostem se dospělo k výsledkům do jisté míry překvapujícím,
což jen dokumentuje celkovou složitost podmínek proudění ve sledovaném úseku za povodně.
Pokud bychom zůstali u průtoků do 420 m3/s, pak poloha hladiny nad mostem byla
zjišťena nejvýše 0,10 m nad úrovní hladiny v dolní vodě. Zaznamenali jsme však i případy;
kdy hladina nad mostem byla níže než za mostem (a§ o 0,18 m). Nejvýraznějším se tento jev
(deprese hladiny) projevoval hlavně při nižších zvolených hodnotách hladiny za mostem.
Závažné vzdutí hladiny nad mostem (a§ 0,5 m) bylo konstatováno až při průtoku 700 m3/s
tedy při povodni, kterou lze v daném povodí označit za velmi extrémní.
Pouze při tomto extrémním průtoku se hladina vzdula na úroveň chodníků vedených po
mostě, k patrnému přelévání však nedošlo.
Hydraulické jevy spojené s tlakovým prouděním mostním profilem byly dokumentovány
videozáznamem. Za pozornost stojí lokalizovaný povrchový válec při návodním čele mostu
(zaobleném) a stejně tak zpětný válec (málo výrazný) při povodním čele mostovky.
S ohledem na účinky vzdutí níže položené jezové zdrže a relativně malé rychlosti proudění
jsme nezaznamenali závažné projevy boční kontrakce proudu. V tomto ohledu se příznivě
uplatňuje i výrazně větší hloubka vody v části profilu vymezené šířkou mostního pole
s přechodem do výrazně menších hloubek pomocí strmých stěn.
(Poznámka: Zjišťěné nižší polohy hladiny před mostem ve srovnání s hladinou vody za
mostem je možno do značné míry přičíst nezanedbatelnému rozšíření průtočného průřezu
toku bezprostředně před mostem a zachování větší šířky dále po toku).
Pro návrhové průtokové podmínky (420 m3/s) a také pro průtok ~ 600 m3/s jsme při
různých polohách hladiny vody za mostem simulovali chod spláví pomocí řízků z různých
křovin o délce až 7 cm (ve skutenosti 7 m) popř. stonků rostlin s kořeny.
(Pozn.: Obdobně jsme chod spláví uvažovali při dřívějších fyzikálních modelech - s dobrou
vypovídací schopností.)
Opakované pokusy ukázaly, že jednotlivě unášené prvky (stromy apod.) prošly mostním
profilem bez obtíží. Pouze v případě shluků spláví se "podařilo" mostní profil částečně ucpat
což ovšem nebránilo dalším unášeným materiálům, aby se proplavily (příloha 2).
V souhrnu je možno posuzovat mostní profil mostu v Mánesově ulici jako málo náchylný
k ucpání splávím zřejmě díky souhře hydraulických podmínek a velkému rozpětí jediného
mostního pole.
(Pozn.: Pro úplnost uvádíme, že jsme se nezabývali tzv. zimními povodněmi s nebezpečnými
ledovými jevy. Tu však velmi příznivě může přispět vypoušťění "teplé" vody z nádrže
Římov).
Je možno shrnout, že i když most v Mánesově ulici byl vybudován v rozporu
s inženýrskými zásadami křížení komunikací s vodními toky, našťěstí nepřispívá závažným
způsobem ke zhoršení povodňových rizik v území podél Malše bezprostředně nad tímto
mostem.
Samotný objekt mostu není jako konstrukce povodněmi ohrožován ani při částečném
ucpání průtočného profilu (otázku potencialnho podemletí mostních piliřů jsme neřešili).
Tyto skutečnosti byly dokumentovány měřením hladin při sérii realizovaných experimentů
(výsledky uloženy na katedře hydrotechniky ČVUT) a dále foto a video dokumentací.
Statická funkce prvků mostní konstrukce nebude během povodně nepříznivě ovlivněna
za předpokladu, že se skříně železobetonových mostních nosníků nebudou chovat jako
plovoucí prvky. Z příčného řezu konstrukcí mostu vyplývá, že uzavřená skříň mostního
nosníku začne plavat přibližně při hladině na úrovni vozovky na mostě. Pro bezpečné chování
mostní konstrukce za extrémní povodně je nutné, aby se vnitřní prostor nosníků mohl plnit
současně se zvyšující se hladinou v korytě (pravděpodobně možné z čel nosníků v místě
opěr).
Závěr
Ve vztahu k závěrům dílčích problematik povodňové ochrany na Malši v Českých
Budějovicích, kterými jsme se zabývali, je možno vyjádřit naše stanoviska k dalším otázkám,
obsaženým v zadání Investičního odboru Úřadu města České Budějovice.
S ohledem na mimořádně malou ekonomickou efektivnost uvažovaných úprav (v
etapách I, II a III a různých v detailech odlišných variantách) - předpokládanou a
potvrzenou provedenými rozbory - nepovažujeme za účelné v zásadě žádné
z navrhovaných technických opatření jako samostatné investiční akce. Vyjimkou je
odstranění nevyhovujícího technologického přechodu a přestavba lávky pro pěší (ul. M.
Vydrové), kde o nutnosti nápravy existuje plná shoda, popř. též nenásilné terénní úpravy
na pravém břehu poblíž tzv. malého jezu (ve spojení s lokálními operativně zřizovanými
zábranami), které by byly zaměřeny na omezení kapacity napájení záplavového území od
Mánesovy ulice směrem proti proudu k železničnímu mostu.
To ovšem neznamená, že by se nemělo programově využívat každé individuální
stavební aktivity popř. akcí města v budoucnu k programovému posilení ochrany před
povodněmi v dotčeném území - v zásadě v souladu s návrhy v projektových studiích
popř. dalších vyjádřeních (např. VD-TBD).
Za této situace výrazně vrůstá význam programu operativních protipovodňových
opatření, včetně zajišťění potřebným materiálem, technickými prostředky a zacvičenou
obsluhou - s uvážením příp. výskytu i větších povodní než dosud pozorované (kolem
420 m3/s). Pozornost by měla být věnována též získání co největšího časového předstihu
hlášení povodňové služby a zajištění neodkladné realizace příslušných opatření
(obsažených v prohloubeném govodňovém plánu).
Příp. využití retenčních prostorů na Malši nad městem se zabývala studie VD-TBD.
K závěrům které vyznívají jednoznačně skepticky, hlavně pro velkou investiční
náročnost, je třeba doplnit, že ve vyčíslených nákladech zatím nejsou zahrnuty ceny
pozemků, což by úvahy a řešení tohoto typu dále významně zpochybnilo. Rovněž
z hlediska dosažení příslušných souhlasů se jeví tato varianta málo schůdná
Rizika pro dotčené území v případě výskytu povodně větší než navrhovaná míra
ochrany (~ 420 m3/s, popř. současných ~ 280 m3/s) je možno charakterizovat zvýšením
vzdutí o 0,3 a§ 0,5 m ve srovnání s Q,100 l, což je ještě v mezích zvládnutelných
operativními opatřeními (pokud jejich rozsah není enormní). V případě zaplavení
urbanizovaného území by se zvětšil celkově objem škod, charakter ohrožení (bez přímého
rizika ztrát na životech) by se zřejmě kvalitativně nezměnil.
Most v Mánesově ulici lze po provedených laboratorních testech považovat za konstrukci
málo náchylnou k zablokování plávím. Je však nutné eliminovat možnost vzniku velkých
shluků pláví (pomocí preventivních a operativních opatření podél Malše proti toku), které
mohou mostní profil ucpat při mimořádných průtocích nad Q,1oo,.