Vývařiště: Porovnání verzí

[[FileSoubor:Hinze Dam Spillway overflows.jpg|300x300px|thumbnáhled|Přepad vody přes přeliv Hinze Dam a její vývar |alt=Hinze Dam Spillway overflows.jpg]]

Vývar, neodborně též někdy vývařiště, je jedním ze základních zařízení pro tlumení energie vody přepadající přes [[jez]], přelivné objekty [[Přehradní hráz|přehrad]] a pod., případně vytékajících ze základových výpustí přehrad či jejich odpadních štol, pomocí prohloubení dna pod objektem, které slouží k vytvoření a stabilizaci zpravidla vzdutého [[Vodní skok|vodního skoku]], někdy též skoku s povrchovým režimem<ref name=":0">Boor, B., Kunštátský, J. a Patočka, C. (1968): Hydraulika pro vodohospodářské stavby. SNTL/Alfa Praha/Bratislava</ref>,<ref name=":1">Kolář, V., Patočka, C. a Bém, J. (1983): Hydraulika. SNTL/Alfa Praha/Bratislava</ref>,<ref>Mäsiar, E. a Kamenský, J. (1985):Hydraulika pre stavebných inžinierov I - Objekty a potrubia. Alfa Bratislava</ref>. V podstatě se jedná o prohloubení dna, které může být doplněno dalšími prvky, které podporují disipaci energie ve vodním skoku (odrazníky, rozražeče). Protože voda odtékající z vývaru vykazuje ještě značnou [[Turbulentní proudění|turbulenci]], bývá za koncem prahu vývaru ještě pás těžkého [[Zához|záhozuzához]]u z lomového kamene, chránící dno těsně za vývarem před erozí. Nejčastěji se lze setkat s vývarem půdorysu pravoúhelníku, používají se však (zejména na výtocích z odpadních štol) i vývary divergentní. Vývar musí být stavebně proveden tak, aby vydržel vysoké rychlosti vody na vstupu a značné dynamické zatížení proudící vodou. Návrh vývaru větších a velkých vodních děl bývá zpravidla přezkoušen a optimalizován [[Hydraulický výzkum|hydraulickým (též hydrotechnickým) výzkumem]] na [[Fyzikální model|fyzikálním modelu]] .

[[FileSoubor:Vývar návrh.png|thumbnáhled|Výpočetní schéma pro návrh vývaru|300x300pixelů]]

Při přepadu vody přes jez nebo přelivný objekt přehrady je pro výpočet vývaru nutné určit obě vzájemné hloubky vodního skoku. Protože druhá vzájemná hloubka, která je rozhodující pro návrh hloubky vývaru, se může pro daný [[Průtok vodního toku|průtok]] lišit od hloubky v odpadním korytě, dané jeho [[Konsumpční křivka (hydrologie)|konsumční křivkou]] (a to jak směrem nahoru, tak dolů), a tento rozdíl se může měnit se změnou průtoku, je nutné určit také tzv. návrhový průtok. Pro povrchový vodní skok musíme vzhledem k rozsahu hesla odkázat na literaturu <ref name=":1" />.

kde <math>y_0</math> [m] je výška hladiny ve zdrži či nádrži nad srovnávací rovinou (zde za ni považujeme dno vývaru), <math>\alpha</math> [-] [[Coriolisovo číslo]] (při těchto výpočtech se obvykle uvažuje <math>\alpha=1</math>), <math>v_0</math> [ms^-1] přítoková [[rychlost]] (rychlost před jezem nebo přelivem hráze) a <math>g</math> [ms^-2] [[tíhové zrychlení]]. Energetická výška v patě přelivné plochy je

kde [[ztráta energie]] mezi profily 0 a C je <math>Z</math> [m], <math>Z=\xi {{\alpha v_C^2} \over {2g}}</math>, kde <math>\xi</math> [-] je ztrátový součinitel.

Protože <math>E_0=E_C</math> , po dosazení <math>1+\xi=1/\varphi^2</math> kde <math>\varphi</math> [-] je rychlostní součinitel a <math>v_C=Q/S_C</math> kde <math>Q</math> [m³s^-1] je [[Průtok vodního toku|průtok]] přes přeliv a <math>S_C</math> [m²] [[průtočná plocha]] v profilu C, a po úpravě dostáváme vztah

Druhou vzájemnou hloubku <math>y_2</math> určíme snadno z rovnice vodního skoku, např. ve tvaru

<math>y_2>t</math>

Pokud je druhá vzájemná hloubka větší než hloubka v odpadním korytě, vznikl by vodní skok oddálený. To znamená, že bystřinné proudění by pokračovalo odpadním korytem, ztrátami třením by se zvětšovala jeho hloubka a vodní skok by se vytvořil v místě, kde by hloubka bystřinného proudění dosáhla první vzájemné hloubky <math>y_1</math> příslušné druhé vzájemné hloubce <math>y_2=t</math>. Aby se vytvořil vodní skok vzdutý, je nutné snížit dno ve vývaru pod úroveň dna odpadního koryta, a to o hodnotu

<math>d=\sigma y_2-t</math>

<math>l_v=K(y_2-y_1)</math> kde

<math>K=5,5</math> pro <math>3<y_2/y_1<4</math>

<math>K=5,0</math> pro <math>4\leq y_2/y_1<6</math>

<math>K=4,5</math> pro <math>6\leq y_2/y_1<20</math>

<math>K=4,0</math> pro <math>y_2/y_1>20</math>.

[[FileSoubor:Vývar příslušenství.png|thumbnáhled|Příslušenství vývaru|300x300pixelů]]

Závěrný práh vývaru se kdysi navrhoval jako kolmý (viz a) na obr.), později jako stupňovitý (viz b) na obr.). Oba tyto typy nejsou podle pozdějších poznatků vhodné, protože v případě chodu [[Splaveniny|splavenin]] může docházet k jejich ukládání v mrtvých prostorech před prahem nebo v jeho stupních, nebo i k [[Eroze|erozi]] materiálu prahu obrusem splaveninami. Proto se zejména u jezů, kde může k pohybu splavenin docházet, běžně užívá závěrný práh ve sklonu 1:3 (viz c) na obr.), přes který mohou splaveniny bez problémů přecházet.[[FileSoubor:Práh vývaru.png|thumbnáhled|Závěrný práh vývaru]]

Za zvláštních okolností může být použit i tzv. vývar se zvýšeným prahem, kde dno odpadního koryta je níže než hřbet prahu. Toto uspořádání má výhodu menší hloubky vývaru (a tudíž menšího objemu zemních prací). Výpočet vývaru je však poněkud odlišný (je třeba odkázat na literaturu).

Odrazníky bývají v běžných případech umístěny v patě přelivné plochy. Jejich účelem je rozdělit přepadající paprsek na větší průtočnou plochu. Některá vodní díla jsou opatřena přelivnou plochou ve tvaru lyžařského můstku (např. V.D. Slapy či Orlík), kde přepadající voda je vlastní setrvačností vrhána do vývaru ve větší vzdálenosti od paty hráze. Odrazníky v těchto případech opět přispívají k většímu rozdělení paprsku po ploše i k jeho lepšímu provzdušení, důsledkem čehož je zase lepší tlumení energie.

Rozražeče jsou v jedné nebo více řadách pravidelně rozmístěné bloky vhodného tvaru (vzhledem k vysokým rychlostem ve vývaru hrozí nebezpečí [[kavitace]]) a velikosti umístěné na dně vývaru. Je známo i jejich umístění na závěrném prahu, navržené Rehbockem.