Retenční nádrž (rybník)

---

Věnujme se v tomto případě rybníkům a retenčním nádržím určeným především pro akumulování vody na energetické účely. V minulosti byly rybníky či menší "zástavy" častou a v mnohých případech nezbytnou součástí vodního díla. Umožňovaly akumulaci vody v době nečinnosti strojů. A potom, při vypouštění provoz vodního motoru o několikanásobně větším výkonu, než na jaký by stačil momentální průtok potokem. Doba provozu byla sice omezena kapacitou nádrže, přesto umožnila alespoň krátkodobě využít jinak energeticky nepoužitelné toky s malou vydatností. Takto řešené provozovny byly obvyklé na malých potocích na vysočině a v podhorských oblastech. Doba potřebná k naplnění nádrže se využila přípravou zpracovávaného materiálu či jinou nezbytnou činností, tak jak živnost vyžadovala.

Rybník plnoprůtočný:

Většinou jsou nádrže stavěny jako průtočné. Na jednom konci napájené náhonem, na protějším se voda odebírá pro vodní motor. Toto místo zvané někdy lamfešt nebývá v nejhlubším místě nádrže, ale více při kraji, tam, kde je to stavebně výhodnější. V tomto místě jsou jemné česle, stavidlo a začíná poměrně mělký přívodní vantrok nebo potrubí k vodnímu motoru. Proto není možné za provozu nádrž zcela vypustit. Nemělo by to ani žádný praktický význam. Tak jak klesá hladina, snižuje se spád pro vodní stroj a ten od určité hranice začíná pracovat s neúnosně špatnou účinností. Proto se u malých vodních děl s malým spádem využívá kolísání hladiny přibližně do 50cm. (Z ekologického hlediska je však lépe manipulovat s vodou pouze v rozsahu do 30cm, aby se zbytečně nerozrušovaly břehy.) Na úplné vypuštění pro potřeby údržby či výlovu má nádrž většinou samostatnou oddělenou výpusť podstatně menšího průřezu, případně jalový přepad, aby rybník nepřetekl. Za klidu vodního stroje se rybník z jedné strany zvolna plní. Je-li stroj v činnosti, spotřebovává vodu přímo z rybníka, zatím co ten se neustále z protější strany náhonem doplňuje. Provozem dochází k velmi výraznému proudění a míchání různých teplotních vrstev vody, které není z rybářského hlediska výhodné. Kde to vadí a je dostatek volných pozemků, je možné zřídit rybník neprůtočný.

Rybník neprůtočný:

V tomto případě náhon pokračuje po okraji nádrže přímo k budově. Rybník je s náhonem spojen pouze na začátku a tvoří jakýsi ledvinovitý nebo raději podlouhlý přívěšek. Za klidu vodního stroje se rybník plní od jednoho konce. Studená voda se s teplou vodou zbytečně nemíchá. Větší část nepromíchané vody je zatlačována k hrázi. Je-li vodní motor spuštěn, odebírá vodu z náhonu. Ta se současně doplňuje nashromážděnou vodou z rybníka. Protože proces vyprazdňování probíhá přesně obáceným postupem než plnění, přednostně vytéká z nádrže voda studená a na její místo se pozvolna vrací voda původní zatlačená k hrázi. Výměna vodních mas je při tomto uspořádání k vodním živočichům mnohem šetrnější. Určitý plánovaný průtok napříč nádrží lze zabezpečit výřezem v jalovém přepadu. Za normálních okolností je však koryto přepadu i výpustě suché.

Akumulační kapacita:

Potřebná akumulační kapacita nádrže se snadno vypočítá z průtoku a požadované provozní doby vodního motoru. Od skutečného průtoku stroje je potřeba odečíst stálý přítok náhonem, protože tuto část vody nemusí rybník ze své zásoby dodávat. Protože kolísání hladiny je omezené, musí být akumulační objem nádrže nahrazen její velkou rozlohou. Často bylo na drobných tocích potřeba vystavět rozměrný rybník, do nějž by se nastřádal během odpoledne, večera a noci dostatek vody alespoň na dopolední provoz díla. Kde to pozemky nedovolovaly, bylo nutno pracovat ve dvou i více kratších periodách - bez ohledu, zda je den či noc. Vše se podřizovalo tomu, aby drahocená voda z malé nádrže nečinně nepřetékala. Poměrně častá proto byla i čtyřhodinová směna kombinovaná s osmihodinovou přestávkou při "čekání na vodu."

Ztráta výparem:

Průměrná hodota výparu je 73 m³ z plochy 100 m² za rok. To odpovídá poklesu hladiny přibližně o 2 mm za jeden den, nebude-li do nádrže nic přitékat. Údaje platí pro území ČR. U malých mělkých rybníčků, jezírek a nádržek je výpar o něco větší, zhruba o 30%. V některých případech mohou být hodnoty výparu citelně vyšší. Především tam, kde je volná hladina vystavena silnému větru, zvýšenou měrou čeřena (čistírna nebo koupaliště) nebo je voda výrazně teplejší než okolí.

Hráz:

Většina rybníků a drobných retenčních nádrží má sypanou hráz, která uvnitř obsahuje těsnící jílové jádro. Aby nedošlo k porušení hráze prosakující vodou, musí být hmotnost hráze výrazně větší než hydrostatický tlak, který na ni působí. To zabrání poniknutí prosakující vody k patě hráze a jejímu narušení. Tato podmínka je u běžných hornin splnitelná pouze tehdy, má-li hráz velmi pozvolný sklon a je u paty značně široká. I v takovém případě bývá hráz opatřena drenážní vrstvou odvádějící prosak bezpečnou cestou mimo vlastní těleso hráze. Bez podrobného statického výpočtu se zde neobejdeme, protože hornina je navíc při podmáčení nadlehčována podle Archimédova zákona. Při stavbě se hornina těží směrem proti proudu, tím se zvětšuje objem budovné nádrže a získaný materiál se naváží na místo budoucí hráze. Voda, pokud nelze její tok zastavit, značně komplikuje práci. Proto bývá nutné položit pod budoucí hrází potrubí pro její dočasný odvod. Často lze tuto trubku po doplnění vhodným uzávěrem použít jako nejspodnější výpust nádrže. Nejjednodužšímu provedení se říká "lopata":

Lopata byla v minulosti používaná hlavně u malých rybníků. Jedná se o potrubí procházející u kořene hráze do nejhlubšího místa nádrže. Tam je na ústí trubky volně položena dřevěná destička. Tu přitlačí hydrostatický tlak vody a dokonale výtok utěsní. Aby destička při plnění nádrže neuplavala a nebylo ji tam nutno držet, je možno ji zatížit hroudou hlíny nebo zapřít klacíkem. Vždy je ale zapotřebí dbát, aby tyto pomůcky neucpaly výpustný otvor, poté co bude lopata zdvižena. K vytažení desky slouží kvalitní silná šňůra (impregnovaná), jejíž jeden konec je provlečen otvorem v desce a druhý uvázán ke kolíku. Kolík je co nejblíže u břehu, ale před různými nenechavci raději schovaný pod hladinou. Jakmile je už jednou deska vytažena, není možné vypouštění rybníka zastavit, dokud se zcela nevyprázdní a lopata nevrátá na své původní místo. Destička by měla být dubová. Dub dlouho vydrží, je těžký a destička nemá snahu plavat. Lze použít i pryskyřičnatou borovici nebo modřín. Plech není vhodný, protože se k trubce řádně nepřitlačí a takový uzávěr stále prosakuje. Potrubí pod hrází bývalo často z vrtaného jedlového nebo borového kmene, případně vyskládané z dubových klínů (jako sud). Není vyjímkou, když více než stoletá dřevěná roura slouží v hrázi rybníka dodnes.

V minulosti se k úplnému vypouštění používala i velmi hluboká stavidla usazená uprostřed hráze. Stavidlo sloužilo často i jako jalový přepad. Hráz byla tímto zásahem staticky narušená a ve ztenšeném místě značně namáhána hydrostatickým tlakem. Pokud stavidlo prosakovalo, došlo často k nečekanému protržení hráze s tragickými následky. Dnes je dostatek způsobů jak výpusť vyřešit bezpečněji betonovými výpustnými objekty. Nestačí-li použít lopatu, je možné použít požerák s hradítkem u dna. Podle nového nařízení (v souvislosti s povodněmi) musí být každý rybník opatřen jalovým přepadem schopným bez újmy propustit stoletou vodu, aniž by se začala nekontrolovatelně přelévat přes hráz. Aby hráz nebyla narušena, může být přepad i po straně rybníka v některém z břehů. Má-li přepad širokou přepadovou hranu a je-li dlouhým, mírně skloněným kanálem spojen s původním řečištěm, snadno zvládne i extrémní průtoky bez podstatného nárůstu hladiny v nádrži a i bez ohrožení paty hráze vodou divoce vířící ve vývařišti. Mnoho rybníků žádný jalový přepad vůbec nemá (nanejvýš jen odlehčovací přepad na náhonu) nebo nemají požerák dostatečně dimenzovaný. To platí především u rybníků "nebeských" - tedy takových, které nemají stálý přítok. Při přívalovém dešti může snadno dojít k jejich přeplnění. Najde-li si v takové situaci voda cestu přes korunu sypané hráze, je jen otázkou času, kdy v ní vymele rýhu a poruší její pevnostnatolik, že celá hráz náhle povolí. Proto není dobré na tomto poli amatérsky experimentovat a konstrukci hráze svěřit raději odborníkům se znalostmi v oboru statiky vodních staveb.

Závěrem:

Jsou-li dnes na vybraných lokalitách instalovány turbíny určené pro výrobu elektřiny dodávanou do sítě, zmenšil se význam malých akumulačních nádrží na minimum. Jejich údržba (odbahňování) je pracné a finanční efekt (není-li jejich energetické využití vhodně skloubeno s rybářstvím) nulový. Je to však vinou nevhodně stanovené výkupní ceny za elektřinu, která nedostatečně rozlišuje dodávku v odběrové špičce. Tak nejsou provozovatelé MVE dostatečně motivováni udržovat rybník a často jej ruší. Je to škoda, protože systém HDO by tyto drobné a geograficky rovnoměrně rozptýlené elekrárny dokázal dobře technicky využít právě na vykrytí špiček odběrového diagramu. Zvýšila by se často i účinnost těchto strojů, protože by alespoň krátkodobě pracovaly se jmenovitým průtokem, místo neefektivního celodenního paběrkování v suchém období. O negativním vlivu likvidace drobných nádrží na krajinu a ekosystémy ani nemluvě.

---

Chovné rybníky versus provoz MVE:

Současným trendem a to dost nešťastným, je dodatečné budování nových rybníků napojených paralelně k již pracující MVE. Tedy tak, že je napájí část vody odebíraná z náhonu v místě ještě před elektrárnou, zatímco přepad či výpusť z nádrže ústí do odpadního kanálu pod strojovnu. Část vody zcela míjí turbínu a její enegrie se maří buď „vodopádem“ před nádrží nebo naopak až na výtoku - ve výpustné šachtě (požeráku).

Rybník napájený z náhonu:

Většinou se jedná o nádrž určenou k chovu ryb, proto se předpokládá, že odebrané množství vody nebude pro MVE příliš velkou ztrátou. Praxe pak bývá velkým rozčarováním. To když v suchém období roku je provozovatel nucen pustit většinu drahocené vody z náhonu do chovné nádrže, aby eliminoval deficit kyslíku v přehřáté vodě. Energetické soustrojí MVE, ochuzené o tohle množství, se pak dostává do značně nevýhodných regulačních režimů, kdy prakticky není schopné účinné dodávky do sítě. Výsledkem je, že prakticky po celé léto stojí. Proto by si měl každý provozovatel MVE ještě před hloubením rybníka položit otázku, zda mu tohle řešení skutečně stojí za to. Protože existují jiná řešení. Sice ne tak levná, zato energeticky mnohem příznivější, ve kterých lze jak chov ryb, tak i provoz MVE dobře skloubit dohromady.

Chovný rybník na náhonu k MVE:

Podstatně lepší je vodní hospodářství koncipovat tak, aby byl rybník součástí „horního“ náhonu. Jeho hladina je pak takřka v úrovni tohoto náhonu a cirkulaci vody v něm zajišťuje malý jízek umístěný napříč strouhou. Jízek výšky jen několika desítek centimetrů odklání část vody do rybníku a její množství podle potřeby omezuje malé stavidlo. Voda z rybníku je na jiném místě vracena zpět do náhonu přes nízký přepad, jehož hrana je o několik centimetrů níže než koruna jízku. Přes požerák, který je současně kombinovaný s dnovou výpustí voda za normálního stavu nepřepadá. Jeho hrana je „nasuchu“ a slouží jako bezpečnostní přeliv případně po otevření k úplnému vyprázdnění nádrže při výlovu. S trochou dobré vůle lze navrhnout takové technické řešení, kdy je celková ztráta spádu potřebná pro zabezpečení dostatečného průtoku v rubníku jen pár desítek centimetrů. Celkově pak MVE ztrácí mnohem méně energie, než v předešlém případě. Určitou nevýhodou je vysoká hráz, kterou takto umístěný rybník musí mít a proto ho lze postavit jen tam, kde tomu napomohou vhodné terénní podmínky, např. dostatečně vysoko položené louky v blízkosti hlavního jezu vodního díla.

Chovný rybník na odpadu z MVE:

Něco obdobného lze zřídit i na odpadním kanále. Rybník bude mít v tomto případě hladinu v úrovni odpadního kanálu, přesněji řečeno v úrovni vody stojící pod vodním motorem. Je-li na MVE použita rovnotlaká turbína nebo vodní kolo, lze využít silně okysličenou vodu, kterou tyto stroje produkují. Velkou výhodou tohoto řešení je, že je rybník v terénu pouze zahlouben, nevyžaduje stavbu masivní hráze a není pro své okolí nebezpečím. Navíc se do takto napájené chovné nádrže nedostávají nečisty, protože ty už předtím zachytily česle a lapač písku umístěný před vodním motorem. Rybník však vychází dosti mělký a proto se i hůře vypouští. Při konstrukci vodního motoru musí být uvažováno s vyšší hladinou pod strojem, kterou způsobuje nízký práh umístěný v odpadním kanéle. To však lze využít i cíleně - jako ochranu před nečekaným vzedmutím hladiny v odpadním kanále. Množství vody které rybníkem protéká se nastaví výškou hrany přepadu u výpustě. V lokalitách, kde je vzestup spodní hladiny odpadu častý, je vhodné ochránit výtok z chovné nádrže hustými česlicemi či sítem, aby ryby nemohly za vysokého stavu spodní vody uniknout do řeky.

V obou případech se samozřejmě předpokládá, že vedle vlastního vodního motoru je instalován i malý jalový přepad, který umožní nerušené proudění vody náhonem či odpadem i v případě, že je samotný vodní motor dočasně z nějakého důvodu zastavený.

---

[ Zpevnění břehů ] - [ Vodní motory obecně ]