Nádrže, jejich účel a klasifikace | Hydrologie

Přírodní nádrže jsou přírodní jezera a rybníky.

Umělé nádrže lze rozdělit do tří hlavních skupin:

• nádrže (objem vody nad 1 milion m³);
• rybníky (objem vody menší než 1 milion m³).
• bazény vyznačující se úplnou izolací od vnějšího prostředí a úplnou regulací vodního režimu.

Nádrže jsou nejčastěji instalovány na místech krajinářské architektury, které jsou klasifikovány podle konstrukčních charakteristik a hlavního účelu, jakož i v závislosti na umístění v terénu, v korytě řeky, záplavové oblasti atd.

Podle konstrukčních vlastností se nádrže dělí na:

• pro malé a ultramalé nádrže s hotovou výstelkou dna a boků, vyrobené v továrních podmínkách (zpravidla se jedná o film nebo hotovou lázeň). Takovéto nádrže se v podstatě více vztahují k bazénům, protože jsou zcela izolované od přírodního prostředí a mají umělou náplň. Zvláštností jejich použití v podmínkách středního Ruska, v přítomnosti jílovitých a hlinitých půd s vysokou hladinou vody na jaře, je potřeba odvodnění oblasti, kde se taková nádrž nachází. Pokud toto pravidlo není dodrženo, existuje mnoho případů, kdy se takové nádrže „vznášejí“ nad povrchem země, což okamžitě narušuje estetické kvality lokality;
• přehradní nádrže, které jsou budovány na trvalých i dočasných vodních tocích. Hlavním účelem jejich vzniku je regulovat korytový tok, který v podmínkách středního Ruska převládá na jaře, v období s nejvíce vodou. Při regulaci odtoku pro hospodářské účely to umožňuje v létě využít vodu k zálivce porostů. Regulace průtoku koryta umožňuje vytvářet plnohodnotné nádrže pro celoroční využití (Typickými zástupci takových nádrží jsou Caricyn, Borisovskie, Kuzminskie a další nádrže na malých a středních řekách Moskvy. Objemy těchto nádrží se pohybují od stovek až po miliony metrů krychlových vody.);
• kopané nádrže, které se konstruují vykopáním jámy v zemi a jejím následným naplněním vodou. Velikosti a tvary takových nádrží se liší v závislosti na názorech zahradníka na vztah vody, rostlin a stavebních objektů. Velikost takových nádrží je zpravidla výrazně menší než velikost přehrad, což se vysvětluje mnohem větší pracností při jejich vytváření. Objemy takových nádrží se pohybují od desítek do desítek tisíc metrů krychlových vody s průměrnou hloubkou 1 m. Pro jednoznačné znázornění pracnosti jejich vytvoření se používá ukazatel, jako je poměr objemu akumulované vody k objemu zemních prací provedených na vytvoření nádrže. Tento indikátor Ke se nazývá koeficient účinnosti zásobníkového zařízení. V přehradních nádržích se obvykle pohybuje od 2 do 20 i více, zatímco v kopaných nádržích je to téměř vždy méně než jedna;
• kombinované nádrže. Samotný název těchto nádrží naznačuje, že při jejich tvorbě byly použity různé techniky a konstrukční řešení. V Rusku je tento typ nádrže znám od 17. do 18. století, i když v současnosti nejsou stopy kombinace vždy patrné. Nejprve vznikla přehradní nádrž, která vždy nabírala tzv. přirozené obrysy, v nichž okraj vody opakoval obrysy obrysů reliéfu. To obvykle vedlo k tomu, že nádrž byla nahoře velmi úzká a blížila se šířce koryta řeky nebo potoka. Pokud taková forma architektovi nevyhovovala, pak obrysy nádrže dostaly umělou podobu, sledující konkrétní cíle. (Příkladem takových kombinovaných nádrží je velký obdélníkový rybník v panství Trigorskoye v Pushkinogorye. Mezi další příklady patří nádrže v bývalém panství hraběte Khrapovitského poblíž města Sudogda ve Vladimirské oblasti.)

Podle jejich hlavního účelu se nádrže dělí na:

• pro dekorativní zásobníky, mezi které patří především malé a ultramalé zásobníky vyrobené z hotových forem. Takové nádrže jsou zcela závislé na člověku (jáma; její obložení; rostliny; zásobování vodou; výměna vody, obvykle umělá pomocí čerpadla a další charakteristické ukazatele);
• vodní plochy pro krajinné a dekorativní účely, které jsou důležitou součástí plánovací struktury zařízení. Koeficient výměny vody (poměr množství vody procházející nádrží za rok k objemu vody v nádrži) je obvykle 2. Neexistuje žádné ustanovení o hospodárném využívání vody. Při výstavbě takových nádrží je nutné zajistit vodní vegetaci;
• rekreační vodní plochy, které se od krajinných a okrasných liší svou rekreační zátěží. Požadavky na čistotu vody jsou poměrně vysoké. Takové nádrže musí mít vysoký koeficient výměny vody 2,5. 3. V blízkosti vodních ploch jsou zařízení pro domácnost postavena tak, aby vyhovovala potřebám rekreantů. Velikost rekreačních vodních útvarů by měla být dostatečně velká: za prvé, aby se zlepšila samoregulace biologických procesů; za druhé snížit stupeň znečištění vody;
• nádrže pro vodní sporty, které jsou navrženy a vybudovány zcela účelově, v souladu s požadavky a normami pro tvorbu sportovních zařízení. V závislosti na účelu nádrže se nastavují parametry jako plocha vodní plochy, hloubka v různých místech, maximální délka vodní plochy, obložení břehů atd. Vodní vegetace je obvykle vyloučena. Kolem nádrže se budují sportovní zařízení, aby bylo možné nádrž využívat k jejímu hlavnímu účelu;
• nádrže pro sportovní rybolov, které mohou být dvojího typu: malé nádrže pro individuální použití a větší nádrže pro společné použití. Velké ryby jsou zpravidla vypouštěny do nádrží prvního typu. Takové nádrže by měly mít koeficient výměny vody rovný 4. Ryby se na zimu nenechají. Na podzim je úplně vychytaná.

Kvůli dočasnému zadržování ryb nemusí mít takové nádrže zimoviště. Krmení ryb se provádí mírně nebo dokonce slabě, aby se zlepšil záběr. U nádrží druhého typu se provádí výpočet na přezimování ryb, pro které je nutné mít v nádrži zimoviště o hloubce 3 m. Zarybnění takových nádrží lze provádět malými i velkými rybami. V období sportovního rybolovu je krmení průměrné. Pro růst a krmení ryb během období zákazu rybolovu je možné zvýšené krmení;

• nádrže pro chov ryb. K chovu ryb patří i lov ryb pro komerční účely. Pro rychlý růst ryb je žádoucí mít vodu z povrchového odtoku, která je bohatá na kyslík a je teplejší. V čistě podzemních vodách se ryby vyvíjejí dvakrát pomaleji. Krmení ryb způsobuje znečištění nádrže, a proto je vhodná 4-5násobná výměna vody. V takových nádržích je zimoviště nutností. Při průměrné hloubce nádrže 2 m může hloubka zimovací jámy dosáhnout 2,5 m. Charakteristickým znakem takových nádrží může být klec s mřížovými stěnami pro chytání ryb vypouštěním vody do této klece. Po vypuštění hlavní masy vody se ryby vyloví sítí;
• nádrže pro zavlažování území zařízení, které jsou vytvořeny k akumulaci a ohřevu vody používané k zavlažování. To je zvláště důležité, pokud je taková nádrž naplněna studenou a na kyslík chudou podzemní vodou. Voda v nádrži musí být čistá, aby nedošlo k ucpání sprinklerových zařízení. Charakteristickým znakem takových nádrží je výrazný pokles hladiny v období intenzivního zavlažování, při kterém jsou obnaženy svahy nádrže a někdy i část dna. Pro zachování estetického vzhledu takové nádrže v rámci krajinářské architektury je vhodné částečně a dočasně exponované plochy výtvarně zpracovat. Doporučuje se vyměnit vodu v nádrži alespoň 3-5krát;
• multifunkční nádrže. V průběhu času (a někdy najednou) plní nádrž současně několik funkcí, tj. stává se v té či oné míře multifunkční nádrží. Požadavky na takovou nádrž proto závisí na převaze jejích funkcí.

Podle umístění na terénu, v korytě, záplavovém území se všechny vodní plochy dělí na:

• na nádržích na reliéfu (převážně se jedná o hloubené nádrže), které mohou být v souladu se strukturou reliéfu kanálové, záplavové, svahové a rozvodí. Uvažujeme-li reliéfní úsek podél svahu od rozvodí ke korytu a toku, můžeme identifikovat takové prvky, jako je rozvodí, svah s nivními terasami, niva řeky nebo potoka a koryto řeky;
• nádrže v korytech řek, které se zase dělí na kanály hloubené a přehrazené. Kanálové hloubené nádrže se vyznačují tím, že jsou vybudovány přímo u koryta řeky (nebo přesněji v korytě samotném), v důsledku čehož tok řeky nebo potoka prochází zcela nádrží. Někdy taková nádrž přitahuje zahradního architekta, protože nejsou problémy s přívodem a vypouštěním vody. Další problémy však nastávají u tzv. tuhého odpadu, tedy se suspendovanými sedimenty, které se při prudkém poklesu průtoku v nádrži usazují, čímž kanálová nádrž působí jako usazovací nádrž. Důsledkem toho je rychlé zanášení koryt koryt, ke kterému v reálném životě dochází opakovaně.

Při vytváření přehradní nádrže sezónní regulace lze podmíněně předpokládat, že objem ročního průtoku se rovná objemu nádrže, přičemž objem každé je přibližně 100 tisíc m³. V tomto případě se v horní části přehradní nádrže ukládá téměř roční pevný odtok.

U kanálové hloubené nádrže prochází kapalný roční odtok nádrží, tzn. stejných 100 tisíc m³. Objem výkopu koryta rybníka je však mnohonásobně menší (například jen 500 m³). Potom bude sedimentace pevného odtoku v nádrži na jednotku objemu 200krát větší, což se ve skutečnosti děje. Racionální využití říčního toku v hloubených rybnících spočívá v přemístění nádrže do nivy a jejím oddělení od koryta, t. j. vytvoření záplavových nádrží;

• lužní vodní útvary, které mohou mít různé typy zásobování vodou – kanálový odtok, podzemní odtok a kombinovaný. Typická záplavová nádrž se nachází v nivě řeky; k tomuto účelu se často používá jezero mrtvého ramene. Vzdušná voda je napájena další vodou buď z podzemního odtoku nebo povrchového odtoku během povodní. Kultivovaná záplavová nádrž je izolována od povodňových vod, aby se zabránilo ucpávání a zanášení. Pro spojení s tokem řeky je vytvořen jeden nebo dva kanály (přívodní a vypouštěcí). Na takových kanálech mohou být instalovány brány. Když je hladina vody v řece nízká, může být instalována přehrada nebo čerpací stanice, která zajistí vodu k naplnění nádrže a zajistí normální výměnu vody v obdobích nejmenšího znečištění vody. Tento typ nádrže je perspektivní a v současné době se buduje v rekreačních oblastech: lesoparky, na území sportovních areálů atd.;
• svahové nádrže, které vznikají na svazích či terasách říčních údolí. Podle polohy na svahu lze identifikovat vodní útvary, které zaujímají horní, střední nebo spodní části svahů. Umístění nádrže je určeno jejím účelem a také dostupnými zdroji zásobování vodou. Z konstrukčního hlediska jsou rozdíly mezi nimi nepatrné. Stavební vlastnosti závisí především na specifické geologii a hydrogeologii lokality;
• povodí nádrže (nádrže-výkopy), které jsou uspořádány v povodích. Hlavní problémy, které je v tomto případě třeba vyřešit, souvisí se specifiky zásobování vodou. Předpokládá se, že v povodích nedochází k povrchovému odtoku. Na klasických povodích tomu tak je, ale na místních povodích je téměř vždy nějaká část zemského povrchu, která leží nad vodním útvarem. V tomto případě existuje možnost buď přímého napájení nádrže nebo pomocí doplňkových vodovodních a vodoregulačních staveb. Totéž platí pro podzemní výživu. Pokud se nad nádrží nachází krmné plochy, může se určitá část podzemního odtoku dostat do nádrže povodí. V případě potřeby se provádí nucené napájení nádrže z nějakého spolehlivého zdroje: řeky, nádrže, studny atd. Nádrže jsou uspořádány v prohlubních nebo tam, kde byla vytěžena zemina, nebo na vyvýšeninách nebo náspy;
• Nádrže v příkopu jsou nejběžnějším typem nádrže, která v krajinářské architektuře převládala v minulosti, převládá v současnosti a bude převládat i v dohledné budoucnosti. Při stavbě nádrží je zohledněna jejich relativní nezávislost na umístění, libovolné velikosti a tvary vodní plochy a také možnost využití různých typů a forem designu pobřeží. Nevýhodou takových nádrží je jejich vysoká cena, která je obvykle spojena s nízkou relativní stavební účinností. Poměr objemů vody k zemním pracím je obvykle menší než jedna;
• nádrže v násypech, které jsou v čisté podobě dosti vzácné. Mnohem častější jsou prefabrikované kovové nadzemní bazény s nuceným napouštěním vodou a systematickým čištěním té poslední pomocí filtrů. Existují však případy, kdy nádrže v hrázích slouží nejen jako prostředek k akumulaci vody, ale také jako prostředek paralelního odsolování slané podzemní vody, která do podzemní vrstvy proniká za příznivých podmínek ze strany slaných oceánských a mořských vod. Dalším případem vytvoření nádrže v násypu může být akumulace vodní energie v podobě nádrží přečerpávacích elektráren, kde výškový rozdíl mezi hlavní a regulační nádrží je desítky až stovky metrů. Tato specifika nádrží v nábřežích vyžaduje, aby zahradní architekt měl další konzultace s hydrotechniky;
• jímky v polovičním zářezu a poloviční náplni, které jsou v praxi vodního stavitelství a krajinného stavitelství dosti rozšířené. Tento způsob se používá především při stavbě svahových nádrží, kdy při stavbě jámy je jeden břeh výrazně vyšší než druhý, umístěný níže po svahu. V tomto případě je nejúspěšnějším řešením využití vytěžené zeminy ke stavbě hráze, která udržuje hladinu vody ve spodní (sjezdové) části nádrže. Při stejném objemu vody se taková nádrž ukazuje jako ekonomičtější, protože část objemu je v zálohovaném stavu, což je typické pro nádrže přehradního typu. Koeficient účinnosti takových nádrží je často větší než jedna (to je mnohem lepší než u nádrží v příkopu).

Druhy výživy vodního těla

Typ zásobování vodou je jedním z hlavních ukazatelů charakterizujících konstrukci a fungování nádrže. Existují čtyři hlavní typy zásobování vodou: povrchový odtok, podzemní voda, nucené plnění kopaných nádrží z garantovaného zdroje zásobování vodou a kombinované zásobování.

Povrchový odtok je hlavním typem zásobování vodou pro všechny přehradní nádrže. Rozdíl je pouze v poměru objemů mísy nádrže a objemů odtoku. Při výrazném překročení průtokových objemů je možné vytvořit kaskádu nádrží umístěných na stejném vodním toku.

Podzemní voda zpravidla zajišťuje lepší hygienický stav nádrže díky nižšímu znečištění podzemní vody a její nižší teplotě, což brání tvorbě okřehku a rozvoji dalších řas. Zvláště příznivě působí zásobování podzemní vody tlakovou vodou, která zajišťuje výraznější průtok a průtok nádrže. Počet nádrží napájených čistě podzemním vodovodem je menší než zásob napájených povrchovým odtokem. Takové nádrže se obvykle nacházejí v nivách středních a velkých řek, vyznačujících se širokými nivami. V užších nivách je obtížné umístění nádrží, organizace zásobování vodou a ochrana před jarními a letními podzimními povodněmi.

Nucené plnění nádrží-výkopů z garantovaného zdroje zásobování vodou se provádí v případě, že neexistují dobré přírodní zdroje zásobování vodou. Malá jezírka se plní vodou ze závlahového systému nebo z běžného vodovodu. Velké vodní plochy jsou často naplněny vodou ze speciálně vrtaných studní nebo studní pro všeobecné použití. Existují také zdroje jako zásobování vodou čerpadly z řek, nádrží nebo větších a dobře zavlažovaných vodních ploch.

Téměř každý vodní útvar má do určité míry kombinované zásobování, protože na jeho povrch dopadají kapalné a pevné srážky a částečně přijímají vodu z povrchového odtoku.

Regulace průtoku

Regulace průtoku je typická pro přehradní nádrže umístěné na trvalých nebo dočasných vodních tocích. Existují tři hlavní typy regulace průtoku: dlouhodobá, sezónní a denní.

Dlouhodobá regulace průtoku je typická především pro velké nádrže (nádrže) velkého hospodářského významu. Krajinářské práce na březích takové nádrže musí zohledňovat rozsah dlouhodobého kolísání hladiny, v důsledku čehož (přirozeného i vynuceného) se sezónně zbavuje část svahů nádrže. V případě nedostatečného průtoku pro sezónní regulaci je možné vytvořit plnohodnotnou nádrž pro dlouhodobou regulaci za předpokladu zvýšeného nebo velmi slabého rozvoje ekonomického využití vody odběrem vody.

Sezónní regulace odtoku je založena na tom, že odtok je zadržován v nádržích v období velké vody (jaro) a je spotřebováván v období nízké vody (léto). Každý rok se proces plnění a částečného vyprázdnění nádrže opakuje. K tomu dochází v důsledku skutečnosti, že hlavní objem vody v nádrži (s výjimkou „mrtvého“ objemu) je vynaložen na ekonomické potřeby, například na zavlažování polí, zahrad, městských výsadeb atd. Tyto nádrže jsou v krajině neatraktivní z důvodu výrazného sezónního kolísání hladiny a expozice svahů a částečně dna nádrží.

Denní regulace průtoku se používá při provozu přečerpávacích elektráren.

Na základě materiálů od: Teodoronsky V.S. Výstavba a provoz objektů krajinářské architektury