Vědci z VUT testují vírové spadiště pro Pražský okruh. Vodu má odvést o 80 metrů níž

Jak bezpečně odvést dešťovou vodu z dálnice do místa ležícího téměř o 80 metrů níže? Tím se zabývá výzkumný tým Fakulty stavební Vysokého učení technického v Brně (FAST VUT) pod vedením Michala Žoužely. Pro připravovaný úsek Pražského okruhu D0 mezi Ruzyní a Suchdolem navrhuje vírové kanalizační spadiště, které má odvádět vodu z dálnice do Vltavy.

Řešení musí počítat s velkým výškovým rozdílem i s množstvím vody, které může přitékat při silných deštích. Pokud by se voda hromadila na vozovce, mohla by ohrozit bezpečnost provozu. Výzkumníci proto ověřují, jak navrženou konstrukcí vodu bezpečně převést a zklidnit její proudění po sestupu do nižší úrovně.

Vírová komora má udržet vodu při stěnách šachty

Kanalizační spadiště je stavební konstrukce, která převádí vodu mezi dvěma místy s výrazným výškovým rozdílem. Voda do něj přitéká ve vyšší úrovni, klesá svislou šachtou a následně pokračuje do navazující kanalizace. Konstrukce musí omezit nadměrné namáhání a poškozování potrubí způsobené pádem vody.

Návrh brněnských vědců využívá přirozeného vířivého pohybu. Voda nejprve vstoupí do speciálně tvarované komory se spirálovitým půdorysem, který připomíná šnečí ulitu. Komora proud roztočí a nasměruje ho do svislé šachty. Díky odstředivým účinkům víření se voda při sestupu drží u stěn, zatímco středem může proudit vzduch.

Po překonání výškového rozdílu přibližně 80 metrů má voda dopadnout do vývarové komory. V ní se proudění zklidní a voda bude moci pokračovat odpadní štolou směrem k Vltavě.

Vzduch se má vracet samostatným potrubím

Při pádu šachtou voda strhává také značné množství vzduchu. Pokud by se vzduch po dopadu hromadil nebo proudil nekontrolovaně, mohl by narušovat proudění vody ve spodní části konstrukce. Proto návrh počítá vedle samotného spadiště také se samostatným vzduchovým potrubím.

To má odvádět vzduch ze spodní komory zpět do horní části systému. Vznikne tak uspořádání, v němž voda proudí dolů a vzduch se vrací opačným směrem. I fungování této části patří mezi otázky, které výzkumníci ověřují na fyzikálním modelu.

Sedmimetrový model ověřuje chování vody

Pro testování návrhu tým postavil před budovou F v areálu fakulty fyzikální hydraulický model v délkovém měřítku 1:13,33. Přestože jde o zmenšenou podobu navrhované stavby, měří přibližně sedm metrů na výšku. Do běžné laboratoře se nevešel, a proto je umístěn venku.

Voda se do modelu přivádí čerpadly ze zásobních nádrží, protéká konstrukcí a následně se vrací zpět. Uzavřený okruh umožňuje opakovat experimenty při různých průtocích a sledovat chování vody v jednotlivých částech systému. Naměřené výsledky lze podle zákonů modelové podobnosti přepočítat na předpokládané chování konstrukce ve skutečné velikosti.

Jedním z hlavních úkolů je ověřit, zda bude spadiště schopné bezpečně odvést návrhové množství vody. To podle FAST VUT činí 6,64 kubického metru za sekundu, tedy 6 640 litrů za sekundu. Jde o množství, se kterým musí konstrukce počítat při návrhu a které výzkumníci prověřují při hydraulických zkouškách.

Výzkum vzniká pro připravovaný Pražský okruh

Návrh se týká úseku dálnice D0 číslo 518 mezi Ruzyní a Suchdolem, který je součástí připravovaného Pražského okruhu. Výzkumný tým Laboratoře vodohospodářského výzkumu Ústavu vodních staveb FAST VUT na projektu pracuje v rámci hospodářské činnosti fakulty pro společnost AMBERG Engineering Brno.

Zkušenosti získané při návrhu a testování by mohly být využitelné i při přípravě dalších částí okruhu. Podle fakulty se na opačném břehu Vltavy chystá další úsek, u něhož bude rovněž potřeba řešit odvádění vody při výrazném výškovém rozdílu. Výsledky současného výzkumu tak mohou posloužit při navrhování obdobných vodohospodářských staveb.

Podrobnosti o projektu zveřejnila Fakulta stavební VUT v Brně.