Hydrodynamická štúdia vzdutia hladiny po výstavbe mostného telesa
Pastovce sú malá obec na juhu SR. Premostenie rieky Ipeľ by podstatne uľahčilo dopravnú infraštruktúru medzi SR a Maďarskom. Výstavba mostného telesa v inundačnom území Ipľa nesmie ovplyvniť výšku hladiny vody pri Q100, aby nedošlo k preliatiu ochrannej hrádze a zaplaveniu obce.
Klient
UVATERV Zrt.
Úloha
Vplyv navrhovaného mosta na priebeh nadmorskej výšky hladiny v inundačnom území Ipľa
Zistiť rozdelenie prúdenia vody
Zistiť prietokové pomery v inundačnom území
Riešenie
2D hydraulické modelovanie a návrh mosta
Výsledok
Zvýšenie hladiny vody vplyvom navrhovaných mostných konštrukcií o max. 0.2 m
Zmena prietokových pomerov v koryte a inundácii
DHI SLOVAKIA, s.r.o. namodelovala scenáre priebehu povodne pri Q100 = 670 m3.s-1 pre súčasný stav bez mosta a pre navrhovaný stav. V navrhovanom stave sa uvažuje s mostom cez rieku Ipeľ, deviatimi priepustmi a jedným mostom v inundačnom u zemí . Predmetom posúdenia bolo zistiť vplyv navrhovaných konštrukcií na priebeh nadmorskej výšky hladiny vody v inundačnom u zemí Ipľa.
Bathymetria územia pri navrhovanom scenári s mostom a priepustmi
Tvorba 2D modelu
Na riešenie problému bol použitý MIKE 21 FM. Ide o komplexný simulačný prostriedok pre dvojrozmerné modelovanie prúdenia s voľnou hladinou. Je založený na riešení dvojrozmerných RANS (Reynolds averaged Navier-Stokes) rovníc, integrovaných po hĺbke.
Pri zostavovaní modelu bola vytvorená výpočtová sieť tvorená trojuholníkovými a štvoruholníkovými prvkami, ktorá pokrýva modelované územie v plnom rozsahu. Sieť dostatočne vystihuje ako pôdorysné usporiadanie konštrukcií , tak aj terénne hraný, líniové stavby, brehy koryta , cesty, a neprelivné prekážky.
Modelovanie súčasného stavu
Pri súčasnom stave terénu bol namodelovaný priebeh povodne Q100 s ustáleným prietokom 670 m3.s-1. Dolná okrajová podmienka v modeli bola stanovená na kóte 0.5 m pod korunou hrádze . Vmieste navrhovaného mosta bola vypočítaná nadmorská výška hladiny vody, hĺbka vody a rýchlosť prúdenia vody. Nadmorská výška hladiny v mieste navrhovaného mosta je 114.75 m n. m v koryte Ipľa a 114.73 m n. m. v inundácii. Rýchlosti prúdenia vody v mieste navrhovaného mosta dosahujú v koryte 0.9 m.s-1, v inundácii sa rýchlosti prúdenia pohybujú v rozmedzí 0.5 m.s-1 až 1.1 m.s-1.
Modelovanie navrhovaného stavu
Navrhovaný stav bol modelovaný na základe projektovej dokumentácie dodanej objednávateľom. Pri modelovaní tejto alternatívy bola ručne editovaná bathymetria modelu, aby sme čo najvernejšie a v čo najpresnejšom rozsahu zachytili mostné piliere aj navrhované priepusty v cestnom telese. Navrhnutých bolo 9 priepustov. Rúrové priepusty boli v modely schematizované ako otvory v násype cestného telesa tak, aby otvor v nasype mal rovnakú alebo veľmi podobnú prietočnú plochu ako ma projektovaný rúrový priepust.
Detail výpočtovej siete so zadanými modelovanými objektmi
Nadmorská výška hladiny v mieste navrhovaných mostov je 114.70 až 114.80 m n. m. v koryte Ipľa . Rýchlosť prúdenia vody v mieste navrhovaného mosta dosahuje v koryte 1.7 m.s-1, v inundácii sa rýchlosti prúdenia pohybujú v rozmedzí 0.05 m.s-1 až 2.8 m.s-1.
Z namodelovaný ch scenárov pre súčasný aj navrhovaný stav bola tiež vytvorená rozdielová mapa hladín nadmorskej výšky, ktorá znázorňuje stav vzdutia hladiny vplyvom navrhovanej stavby. V koryte Ipľa a okolo hrádze dochádza k maximálnemu vzdutiu a stúpnutiu hladiny vody o 0.18 m. V mieste priepustov je vzdutie tesne nad 0.25 m a maximálne vzdutie je 0.28 m.
Rozdielová mapa vytvorená z namodelovaných scenárov pre súčasný a navrhovaný stav.
Prietokové pomery
V rámci posúdenia vplyvu navrhovaného objektu na výšku hladiny vody v oblasti nad mostom, bolo vypočítané prietočné množstvo v oblasti navrhovaného mosta na toku Ipeľ a mosta resp. priepustov v inundačnom u zemí .
Pri modelovaní súčasného stavu prechádzal korytom prietok cca 215 m3.s-1 (32%) a v inundácii cca 455 m3.s-1 (68%).
Pri navrhovanom stave s mostom, priepustmi a cestným telesom prechádza korytom Ipľa cca 444 m3.s-1 (66%), novým mostom v inundácii na maďarskej strane cca 186 m3.s-1 (28%) a priepustmi cca 40 m3.s-1 (6%).
Nadmorská výška hladiny pri navrhovanom stave - znázornenie rýchlostných vektorov prúdenia
Hladina vody sa vplyvom navrhovaných mostných konštrukcií zvýši v priemere o 0.2 m. Zvýšenie hladiny pri pravobrežnej ochrannej hrádzi dosahuje hodnotu do 0.2 m. Výška hladiny v oblasti navrhovaných mostov sa pohybuje v intervale 114.70 až 114.80 m n. m.
Znázornenie rýchlostí prúdenia pri súčasnom a pri navrhovanom stave.