Jez (vzdouvací zařízení)
Jez (nazývaný v místním názvosloví i stav, splav, či hatě) slouží k vzedmutí a stabilizaci vodní hladiny v říčním korytě. Díky tomu je možné určitou část vody odebírat mimo hlavní řečiště. Jez přehrazuje vodní tok v určité vzdálenosti pod bodem počátku vodního práva ( viz. bod A ). Vzdálenost je zvolená tak, aby nadržená voda v tomto bodě nestoupla. U derivačního vodního díla má jez jen takovou výšku, jaká je nezbytná pro vedení vody náhonem, u jezového vodního díla musí mít výšku H rovnou spádu pro vodní motor. Aby výška hladiny s proměnným průtokem nekolísala, bývá tok před jezem rozšířen a koruna jezu dlouhá. Kde údolí rozšíření neumožňuje, staví se jez v toku zešikma nebo dokonce téměř podélně. Na malých vodních dílech jsou nejběžnější jezy pevné s neměnnou výškou. Pouze tam, kde by při velké vodě hrozilo vylití z břehů nebo kde by byla znemožněna plavba lodí staví se jezy pohyblivé - válcové, segmentové, hradlové. Menší změny výšky hladiny umožňují i vakové jezy (vyrábí např. Strojírny Brno a.s.) nebo nástavné desky na koruně. Tyrolské jezy kombinují funkci vzdouvacího zařízení a samočistících česlí.
Výše zobrazený jez je typickým představitelem pevných jezů používaných na modernějších vodních dílech stojících na malých i velkých tocích. Pokud není stanoveno jinak, je u derivačního vodního díla výška jezu rovna výšce vody v náhonu . Náhon se odděluje od hlavního toku v dostatečné vzdálenosti před jezem. Tato vzdálenost je 2...15 metrů a může být i rovna polovině vzdálenosti mezi jezem a bodem počátku vodního práva (viz. bod A ). Ústí náhonu opatřené hrubými česlemi je 1,5-krát širší než vlastní náhon a plynule do něj přechází. Jez musí být masivní, aby jej povodeň nepřevrátila a nepodemlela. Protože nelze přírodě nařídit jak velkou silou smí na jez při katastrofách působit, navrhuje se jez tak, aby odolal alespoň poslední známé stoleté vodě (tedy největšímu průtoku, který byl zaznamenán zhruba od r.1900). Na jezové těleso působí tlak zadržované vody, tlak nashromážděných usazenin, ledových ker či uvízlých kmenů a podtlak působený rychlým prouděním kapaliny po jeho odtokové hraně. Všechny tyto síly se snaží betonový blok převrátit. Proti těmto silám lze čelit pouze velkou hmotností jezového tělesa a umístěním těžiště v první třetině jezu. Při stanovení hmotnosti jezu je potřeba brát v úvahu, že celý jez je podle archimedova zákona nadlehčován vodou prosakujícím podložím jezu (stojí-li na hlíně nebo písku, počítá se jako by byl ze všech stran obklopen vodou. V případě, že stojí přímo na skále, uvažuje se jen 1 / 5 z celkové vztlakové síly). Jez musí být zakopán hluboko do rostlé půdy a z návodní strany utěsněn vrstvou jílu. Vždy musí být zabráněno prosaku pod tělesem jezu, které narušuje podloží, stabilitu jezu a stává se tak prvopočátkem jeho zkázy.
Šířka jezu se navrhuje podle průtoku, který má jez bezpečně zvládnout při nejvyšším vzdutí hladiny, při kterém ještě nedojde k vystoupení vody z břehů nebo porušení vodního práva.
| průtok Q max. [ltr./sec.] | max.přeliv h [metry] přes korunu | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1 | |
| 50 | 0,7 | 0,3 | ||||||
| 100 | 1,3 | 0,5 | ||||||
| 200 | 2,6 | 1 | 0,5 | |||||
| 500 | 2,4 | 1,3 | 0,9 | 0,6 | ||||
| 1000 | 4,8 | 2,7 | 1,7 | 1,3 | 1 | |||
| 2000 | 5,3 | 3,5 | 2,5 | 1,9 | 1,2 | |||
| 3000 | 8 | 5,2 | 3,8 | 2,9 | 1,9 | 1,3 | ||
| 5000 | 8,7 | 6,3 | 4,8 | 3,1 | 2,2 | |||
| 10000 | 17,4 | 12,5 | 9,5 | 6,2 | 4,5 | |||
| minimální šířka jezu B [metry] | ||||||||
V prvním sloupci vyhledejte příslušnou hodnotu Q max (u malých potůčků alespoň 75-ti násobku běžného průtoku). Na vodorovném řádku vyhledejte maximální možný přeliv vody h přes korunu, při kterém ještě nedojde k ohrožení okolí jezu. Buňka v průsečíku obou hodnot obsahuje doporučenou šířku koruny jezu v metrech. Hodnota h je rozdíl mezi vrcholem koruny jezu a klidnou hladinou v nadjezí (není to tedy hodnota měřená na koruně, jak je tomu např. při amatérském měření průtoku na jezu .), protože hladina směrem ke koruně klesá.
Hloubka vývařiště je závislá na celkové výšce H ze které voda padá a zejména na přelivu h. Aby se přebytečná energie zmařila bez nežádoucích destrukčních účinků, měla by hloubka prohlubně Hv odpovídat následující tabulce:
| výška H [metry] | přeliv h [metry] přes korunu | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1 | |
| 0,4 | 0,2 | 0,35 | 0,45 | |||||
| 0,5 | 0,55 | |||||||
| 0,6 | 0,6 | 0,7 | ||||||
| 0,8 | 0,25 | 0,4 | 0,5 | 0,65 | 0,75 | 0,9 | ||
| 1 | 0,55 | 0,8 | 1 | |||||
| 1,2 | 0,7 | 1,3 | ||||||
| 1,4 | 0,45 | 0,6 | 0,85 | 1 | ||||
| 1,6 | 0,75 | 1,5 | ||||||
| 2 | 0,3 | 0,65 | 0,9 | 1,2 | ||||
| 2,5 | 0,5 | 0,8 | 0,95 | 1,6 | ||||
| minimální hloubka vývařiště Hv [metry] | ||||||||
V prvním sloupci vyhledejte příslušnou hodnotu Q max v litrech za sekundu. V prvním řádku vyhledejte přibližnou výšku jezu H v metrech. Buňka v průsečíku obou hodnot obsahuje doporučenou hloubku vývařiště Hv v metrech. Délka vývařiště je pak přibližně pětinásobkem této hloubky.
Jez je investičně náročnou záležitostí, budovanou na dlouhou řadu let přímo v nepříznivých podmínkách vodoteče, proto se jeho návrh, výpočet i stavba provádí s maximální možnou důkladností.
Tento jez je používaný na potůčcích, potocích a menších říčkách. Jeho předností je velké okysličení vody i při malé výšce (už nad 30 cm). Většinou nemá prohloubené vývařiště, energie vody se maří tříštěním vodního proudu o kamenné podloží. Velké kameny v úseku pod jezem velmi rychle uklidní proudění, ale mohou nebezpečně brzdit odtok při velké vodě. Tento typ jezu lze při větší výšce snadno doplnit v části koruny nástavnou deskou, ve druhé pak plechovou skříní s česlicemi a potrubím. Tak se získá z obyčejného jezu jez tyrolský popřípadě přímo doplněný mikroelektrárnou.
Tento jez byl v minulosti typický pro menší podřadná vodní díla, zejména u malých kolových vodních mlýnů na potocích a středně velkých říčkách. Vyžadoval časté opravy a údržbu vrstvy lomového kamene, který chránil vlastní těleso jezu. Vnitřní prostor jezu byl vyplněn velkými balvany s jílem, aby vznikl vodotěsný blok. Dubové piloty a dubové desky příčných stěn měly životnost až 100 let. Borové nebo modřínové obložení horní části snadno poničila velká voda, za příznivých podmínek vydrželo až 20 let. I když bylo snahou stavitelů vyhnout se v maximální míře použití kovových součástí, byla to právě koroze hřebů co ovlivňovalo životnost stavby.
Tento jez je kombinací vzdouvacího zařízení a samočistících česlí. Obrázek zobrazuje situaci při nízkém stavu vody. Jedna část toku je přehrazena obyčejným šikmým nebo kolmým betonovým jezem a uplatňuje se pouze při velké vodě. Druhá část je nižší, aby přes korunu o zvolené šířce protékal průtok požadovaný vodním motorem. Voda česlicemi propadá do žlabu se šikmým dnem, který ústí do lapače písku. Ten je přímo součástí jezu. Teprve z něj voda pokračuje do náhonu nebo potrubí. Nečistoty zachycené česlemi padají na hladinu vývařiště. Česlice jsou tenké. Nejčastěji se používají kovové nebo laminátové pruty uchycené na koruně, druhým koncem volně opřené o okraj žlabu. Je-li vody nadbytek přetéká zcela zahlcený žlab do vývařiště. Česlice se ocitnou pod hladinou a proudící voda je čistí. Všechen písek, který říčka unáší se ukládá na dno žlabu. Písek se vyplachuje malým stavidlem. Jez se používá jen u větších spádů, kde nevadí ztracený spád Hz. Staví se velmi nízký, výška H může být jen 30 cm . Hlavní spád pro vodní motor se získá dlouhým náhonem nebo potrubím. Celková šířka musí dovolit povodňový průtok, šířka česlového pole je dimenzována jen na hltnost vodního motoru. V případě suchého období je veškerá voda vedena do náhonu. Aby byl zabezpečen minimální průtok v řečišti i za suchého období, lze vyřezat do spodního okraje vyplachovacího stavidla otvor. Pro svou bezobslužnost je tyrolský jez ideální pro MVE, vodárenské účely, napájení chovných rybníků i pstružích líhní. Tyto jezy v naší republice konstruuje například firma Cink (viz. zajímavé odkazy ).
Tento typ jezu je vlastně nastavený kolmý jez. Na koruně nízkého betonového stupně je kovovou lištou upevněn přes celou šířku toku vak ze silné gumy vyztužené textilní tkaninou tak, že tvoří kapkovitý profil, který svou spodní stranou leží na betonové ploše. Okraje vaku jsou šikmými lištami upevněny i k bočním stěnám. Tak je vak uzavřen. Vnitřní prostor vaku je vyplněn vodou a je ho možno potrubím podle potřeby spojit s vodou v nadjezí nebo ve vývařišti. Tím způsobem se vak podle potřeby naplní nebo vyprázdní. Jeho naplněním na určitý objem lze velmi přesně regulovat jak výšku hladiny v nadjezí, tak i přepadající množství vody přes jez. Tvar přirozeně vzniklého profilu, jaký vodou naplněný vak má, je přes korunu rovnoměrně přetékán, hladký povrch a oblý tvar nezachycuje nečistoty. Vakový jez přepadá rovnoměrně tenkým plochým paprskem a dobře okysličuje vodu. Za povodně lze snadno a rychle vak vypustit. Může k tomu dojít i samovolně - váhou rychle proudící vody tlačící na korunu. Splasklý vak klade velké vodě minimální odpor a tak se rozlití řeky nad jezem i zachycení nečistot na jezu ve srovnání s jezy pevnými minimalizuje.
Trvale vlhká guma má díky téměř konstantní teplotě velmi dobrou životnost. Bohužel přes veškeré technické výhody, které tento typ jezu, má je používán poměrně málo. Důvodem je jeho časté poškozování závistivci, kteří jej bezdůvodně, pro pomíjivou potěchu ze záškodnictví, prořezávají. Lepení a opravy vaku jsou nákladné. (Naštěstí s rozvojem miniaturních televizních kamer a elektronických bezpečnostních systémů i zde dlouho vandalům „pšenka nepokvete.“)