stavidlo

stavidlo zdvihané dvěma cévovými tyčemi

Stavidlo patří k jednoduchým vodním uzávěrům používaným od nepaměti. Slouží k úplnému zastavení, regulaci nebo omezení průtoku. Podle konstrukce, provedení a umístění může zastoupit i funkci přepadu či jezu. Většinou se používá u otevřených přivaděčů (v betonových korytech, tak i v dřevěných vantrokách). Při provedení jako deskové hradítko ovládané dlouhou tyčí může být použito i na vstupech do potrubí umístěných hluboko pod hladinou.

Stavidlo se většinou skládá z dřevěné nebo plechové desky, kterou pohybuje zdvíhací mechanismus svisle v postranním vedení. Tento mechanismus může být umístěn nad vlastním stavidlem, na příčníku zvaném pouch nebo méně často za stavidlovou deskou, což vychází stavebně nižší. Zdvihání může být ruční nebo může být mechanismus doplněn převodovkou a elektromotorem.

Nejčastěji je stavidlo osazováno do betonového koryta tak, že je jeho vedení zcela zapuštěno ve stěně a jeho desku lze zdvihnout úplně nad hladinu, takže pak neklade proudící vodě žádný odpor.

Náčrt obyčejného dřevěného stavidla:

Obrázek menšího stavidla se šroubovým zdvihacím mechanismem.

Stavidlo musí odolat plnému tlaku vody, který na ně působí z jedné strany. Zdvihací mechanismus musí vyvinout dostatečnou sílu, aby překonal tření ve vedení, váhu stavidla a stavidlo zdvihl. Na vodním díle se používají stavidla většinou ve třech funkcích:

Stavidlo ochranné je umístěno v odběrném objektu u jezu za hrubými česlemi na vstupu do náhonu nebo do potrubí. Slouží k regulaci průtoku vody nebo úplnému uzavření při povodních či opravách náhonu.
Stavidlo kašnové je umístěno za jemnými česlemi a uzavírá vstup vody do vodního motoru.
Stavidlo jalové je umístěno na konci náhonu, před jemnými česlemi a slouží k vyplachování nashromážděných nečistot, úplnému vyprázdnění náhonu a většinou má i funkci jalového přepadu.

Mimo to se používá jako vypouštěcí stavidlo vodní nádrže, stavidlo přepouštěcí, vyrovnávací stavidlo, proplachovací stavidlo tyrolského jezu či regulační stavidlo vodních kol.

Výpočet stavidla:

Pro zjištění potřebné tloušťky desek s na výrobu dřevěného stavidla lze použít tabulku. Rozhodující je šířka stavidla B a výška hladiny H. Pro jistou bezpečnost je lépe uvažovat s celým vodním sloupcem nastoupaným na výškou stavidla H1 a šířku uvažovat včetně vedení. Bude-li se voda přes stavidlo přelévat, např. u stavidel jalových, která fungují i jako přepad, je potřeba k výšce H1 přičíst i výšku přelivu.

Tabulka pro zjištění potřebné tloušťky desek stavidla:

vodní sloupec H `[metry]`	šířka stavidla B `[metry]`
vodní sloupec H `[metry]`	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
0,3	2,5			2,5				2,5		2,5	3	3,5
0,4								2,5		3	3,5	4	4,5
0,5								2,5	3	3,5	4	4,5	5
0,6								3	3,5	4	4,5	5	5,5
0,7				2,5		2,5	3	3	3,5	4	4,5	5,5	6
0,8						2,5		3,5	4	4,5	5	5,5	6,5
0,9						3			4	4,5	5,5	6	6,5
1							3,5		4,5	5	5,5	6,5	7
1,2				3			3,5	4	4,5	5,5	6	7	7,5
1,4	3			3		3,5	4	4,5	5	6	7	7,5	8,5
1,6				3	3,5	3,5	4	4,5	5,5	6,5	7	8	9
1,8						4	4,5	5	6	7	7,5	8,5	9,5
2						4	4,5	5	6	7	8	9	10
	minimální tloušťka s `[cm]` dřevěné deskystavidla

V prvním sloupečku vyhledejte příslušnou výšku H vodního sloupce tlačícího na stavidlo (včetně případného vzestupu hladiny) v metrech. V horním řádku vyhledejte šířku stavidla B v metrech. Pokud je kanál úzký a vodící drážky stavidla hluboké, počítejte raději šířku stavidla i s vedením. Obě hodnoty se protnou v buňce uprostřed tabulky, která udává potřebnou sílu prken s v centimetrech. Tuto hodnotu zaokrouhlete na nejbližší vyšší tloušťku polotovaru, který je k dispozici. Prkna musí mít šířku Š nejméně 15cm , tabulka platí pro borová a modřínová prkna. Údaje lze použít i pro zjištění tloušťky smrkových prken, ale ty mají menší životnost a proto se většinou nepoužívají. Dubová prkna mohou být vzhledem ke své vyšší pevnosti o 40..50% tenší . Vzhledem k životnosti a provozu v těžkých klimatických podmínkách se doporučuje použít fošny silné nejméně 4 až 5cm i u malých stavidel, která by jinak podle tabulky mohla být tenší.

Tabulka pro zjištění potřebné zdvihací síly:

vodní sloupec H `[metry]`	šířka stavidla B `[metry]`
vodní sloupec H `[metry]`	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
0,3	61	84	109	135	162	192	222	254	323	398	478	565	657
0,4	107	147	190	235	282	332	384	439	555	981	817	962	1 116
0,5	165	227	293	361	433	509	588	670	845	1 033	1 235	1 451	1 680
0,6	236	324	417	514	615	721	832	947	1 191	1 453	1 733	2 031	2 347
0,7	320	438	562	692	827	969	1 116	1 269	1 592	1 938	2 307	2 700	3 115
0,8	416	569	729	896	1 070	1 251	1 440	1 635	2 048	2 489	2 958	3 456	3 982
0,9	525	716	917	1 126	1 343	1 569	1 803	2 047	2 558	3 104	3 684	4 298	4 946
1	645	880	1 125	1 381	1 646	1 921	2 206	2 502	3 123	3 784	4 485	5 226	6 007
1,2	924	1 258	1 606	1 967	2 341	2 729	3 130	3 544	4 412	5 334	6 308	7 336	8 416
1,4	1 252	1 703	2 170	2 655	3 156	3 674	4 209	4 761	5 915	7 136	8 425	9 780	11 203
1,6	1 629	2 213	2 818	3 443	4 089	4 756	5 443	6 151	7 629	9 189	10 831	12 556	14 364
1,8	2 055	2 789	3 548	4 332	5 140	5 973	6 831	7 714	9 552	11 490	13 526	15 661	17 894
2	2 530	3 432	4 362	5 321	6 309	7 327	8 373	9 448	11 685	14 038	16 507	19 091	21 791
	minimální zdvihací síla F `[N]` dřevěné desky stavidla

V prvním sloupečku vyhledejte příslušnou výšku H vodního sloupce tlačícího na stavidlo (včetně případného vzestupu hladiny) v metrech. V horním řádku vyhledejte šířku stavidla B v metrech. Obě hodnoty se protnou v bílé nebozelené buňce tabulky, která udává minimální potřebnou zdvihací sílu F [N] (pro praktickou představu - podělíte-li toto číslo desíti pak hodnota odpovídá kilogramům). V praxi je lépe počítat raději s dvojnásobnou rezervou (písek, led, příčení). Zdvihací síla dává i představu o potřebném počtu šroubů k připevnění táhla zdvihacího mechanismu ke stavidlu nebo jeho svlakům (nikdy se neupevňuje jen k horní desce). Hodnota v tabulce platí při železném vedení a dřevěném stavidle. Je-li stavidlo z plechu, je síla o 13% menší . Pohybuje-li se dřevěné stavidlo po dřevěném sloupku, je síla ke zdvižení o 25% větší než udává tabulka.

Maximální rychlost vody protékající stavidlem by za normálních okolností neměla překročit 1 m/sec . Za tohoto předpokladu lze stanovit maximální průtok který může stavidlem určité velikosti protékat.

Tabulka pro zjištění maximálního průtoku stavidlem:

vodní sloupec H `[metry]`	šířka otvoru stavidla B `[metry]`
vodní sloupec H `[metry]`	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
0,3	90	120	150	180	210	240	270	300	360	420	480	540	600
0,4	120	160	200	240	280	320	360	400	480	560	640	720	800
0,5	150	200	250	300	350	400	450	500	600	700	800	900	1 000
0,6	180	240	300	360	420	480	540	600	720	840	960	1 080	1 200
0,7	210	280	350	420	490	560	630	700	840	980	1 120	1 260	1 400
0,8	240	320	400	480	560	640	720	800	960	1 120	1 280	1 440	1 600
0,9	270	360	450	540	630	720	810	900	1 080	1 260	1 440	1 620	1 800
1	300	400	500	600	700	800	900	1 000	1 200	1 400	1 600	1 800	2 000
1,2	360	480	600	720	840	960	1 080	1 200	1 440	1 680	1 920	2 160	2 400
1,4	420	560	700	840	980	1 120	1 260	1 400	1 680	1 960	2 240	2 520	2 800
1,6	480	640	800	960	1 120	1 280	1 440	1 600	1 920	2 240	2 560	2 880	3 200
1,8	540	720	900	1 080	1 260	1 440	1 620	1 800	2 160	2 520	2 880	3 240	3 600
2	600	800	1 000	1 200	1 400	1 600	1 800	2 000	2 400	2 800	3 200	3 600	4 000
	maximální průtok Qmax. `[ltr./sec.]` pod zcela zdviženým stavidlem

Ve žlutém sloupečku vyhledejte příslušnou výšku " H " vodního sloupce vmetrech. V šedém řádku vyhledejte šířku stavidla " B " v metrech. Obě hodnotyse protnou v bílé buňce tabulky, která udává průtok zcela zdviženým stavidlem při rychlosti 1 m/sec . U náhonů hliněných a písčitých, kde je rychlost vody podstatně nižšíbude potřeba úměrně větší stavidlo.

Stavidla v praxi:

Šířka i výška stavidla se podřizuje svým rozměrem profilu náhonu na kterém je instalováno a to tak, aby voda pod zdviženým stavidlem plynula klidně. Rychlost vody pod zcela zdviženým stavidlem v tom případě odpovídá konstrukční rychlosti náhonu a nemusí se řídit výše uvedenou tabulkou. Má-li být stavidlo na hliněném náhonu s lichoběžníkovým profilem, pak je k tomu účelu zřízen krátký úsek s betonovými stěnami, který z lichoběžníkového profilu přechází na obdélníkový (ve kterém se pohybuje stavidlo) a z obdélníkového zase zpět na lichoběžníkový. Náběh musí být plynulý pod úhlem cca 30°.
Svlaky stavidla mohou být přišroubovány vratovými šrouby s maticemi nebo jsou zadlabány na rybinu. Ve druhém případě musí být deska o hloubku zádlabu silnější než udává tabulka. Jednotlivé desky jsou spojeny na drážku a pero, které může být i vložené (nejlépe dubové).
Výška pouchu nad vodou musí být taková, aby bylo možno stavidlo zcela zdvihnout a popřípadě desku demontovat. Podstatná je i výška ovládacího prvku, aby jeho umístění a manipulace s ním odpovídala platným ergonometrickým zásadám (tzn. klika musí být ve vhodné výšce pro pracovníka, mít dostatečný poloměr a tvar držadla. Musí jít lehce otáčet).
Malá stavidla v mělké vodě nemají zdvíhací mechanismus. Vytahují se přímo rukama nebo za pomocí sochoru. K aretaci ve zdviženém stavu slouží dřevěná deska s otvory do kterých se zasouvá zajišťovací kolík.
Stavidla v hlubší vodě u kterých nehrozí příčení se většinou zdvihají trapézovým šroubem. Je to zdlouhavé, ale lze lehce a přesně nastavit požadovaný průtok.
Stavidla obdélníkového formátu se zdvihají pomocí dvojice cévových tyčí nebo ozubených hřebenů, do kterých zapadají pastorky na společné hřídeli. Šnekový hnací mechanismus musí být umístěn uprostřed hřídele. Pokud je pohon na straně, musí být hřídel masivní. V opačném případě se v důsledku jeho kroucení stavidlo na jedné straně opožďuje a zasekává.
Méně známé je stavidlo se zadním pohonem (viz obr.). Je vhodné jako jalové stavidlo, pokud přes ně voda nepřepadá nebo jako kašnové stavidlo ve stísněných prostorách, protože vyžaduje minimální stavební výšku. Stavidlová deska se dá snadno a rychle zcela vyjmout.
Stavidla (veškerá) se většinou nedělají širší než 2 metry. Pokud je potřeba přehradit širší náhon, použije se několika samostatných stavidel.
Pokud je stavidlo určeno pro hluboký kanál, rozděluje se na dvě poloviny. Zdvihací mechanismus táhne spodní část, která v polovině zdvihu zachytí výběžkem část horní a unáší ji vzhůru. Zdvihací síla se tak sníží, při částečném odpouštění se s horní částí nemanipuluje. Horní díl se dělá z tenších desek než spodní, protože je namáhán menším tlakem.
V případě strojního zdvíhání (hydraulika, el.motor) je nutno pamatovat na možnost snadného a rychlého ručního zdvižení. V případě automatického ovládání by měla být v případě nouzového režimu hlavní a ochranná stavidla samočinně spuštěna, jalové popřípadě zdviženo. Je vhodné propojit stavidlovou desku a zdvíhací mechanismus snadno vyjímatelným čepem. V případě havárie na strojích či vodním díle je možné jeho vyražením okamžitě stavidlo uzavřít.
Pro velké hloubky a tlaky se používají stavidla opatřená kolečky nebo posouvaná po valivém vedení (stavidla Stoneyova). Na malých vodních dílech se však pro složitost nepoužívají.
Stavidlo ve funkci jalového přepadu musí mít horní hranu desky v úrovni požadované hladiny. Aby přes ně v případě odstávky vodního motoru mohl přepadat průtok odpovídající jeho hltnosti, musí mít potřebnou šířku . Vyjde-li šířka stavidla velká, použije se raději ještě jeden samostatný jalový přepad , umístěný vedle stavidla. Někdy lze horní prkno stavidla zdvíhat samostatně ručním táhlem. Umožňuje to odpustit z hladiny nečistoty s minimální ztrátou vody.
Stavidlo s dřevěnou deskou má menší životnost než s plechovou, ale v zimě méně namrzá a snáze se uvolní.
Ochranné stavidlo na jezu u vstupu do náhonu musí být robustní a raději silnější než vychází z tabulky. Musí spolehlivě odolat nejméně tzv. "dvacetileté vodě" a musí být tak vysoké, aby při plném přelivu na jezu nepřetékalo přes horní desku.
Nové dřevěné stavidlo se musí napít vody a zatáhnout, do té doby prosakuje. Utěsnění stavidla lze zrychlit vhozením mokrých jemných dřevěných pilin nebo podobného materiálu na dno náhonu před jeho napuštěním. Voda při svém vzestupu strhne piliny do štěrbin mezi prkny a postupně s nimi všechna prosaková místa utěsní.
Pokud nemá trvale zdvižené stavidlo rozeschnout, musí se svou spodní hranou dotýkat hladiny.
Ústí-li výtok ze stavidla do volného prostoru (např. vypusť vodní nádrže, případně stavidlo které u jezu zajišťuje stálý průtok do původního řečiště nebo jalové stavidlo MVE), lze díky výpočtu pro průtok pod stavidlem opatřit zdvihací mechanismus stupnicí udávající přibližnou hodnotu průtoku podle zdvižení.
Veřejně přístupné stavidlo musí být zajištěno proti nežádoucí manipulaci nepovolanými osobami tak, aby nemohlo svévolně dojít k ohrožení majetku či osob. Toto zajištění však musí jít nouzově odstranit bez poškození vlastního zdvíhacího mechanismu tehdy, když je potřeba se stavidlem manipulovat při při živelných událostech (např. přeřezáním či rozseknutím). Zejména v případě, kdy obsluha MVE dojíždí k vodnímu dílu desítky kilometrů a nemohla by se tam i přes výzvu včas dostavit.
Při opravách na vodním motoru vždy vypusťte vodu z celého systému. Je velmi nebezpečné mnoho měsíců nepoužívaným kašnovým stavidlem uzavřít přítok, vypuštěním kašny ho vystavit nejvyššímu možnému namáhání a pak vlézt na dno k turbíně (která má většinou otevřený rozváděč). Není doufám potřeba barvitě líčit následky, kdyby některé prkno povolilo.