Z celkového objemu vody na Zemi len necelé 2 % tvoria sladkú vodu. Tá je však podmienkou existencie života a oddávna slúži aj ako obnoviteľný zdroj energie. Je zle, keď je jej málo, no je zle, aj keď je jej priveľa. O vodu sa musíme starať, rozumne s ňou hospodáriť a využívať ju. Na to slúžia vodné stavby.
Asi najznámejšie vodné stavby u nás sú priehrady a hate. Priehrada prehradzuje celé údolie vodného toku a vytvára vodnú nádrž – napríklad Orava či Liptovská Mara. Hať je konštrukcia, ktorá prehradzuje iba koryto vodného toku a zvyšuje hladinu vody v tomto vodnom toku (hovoríme tomu, že vzdúva vodu) na jeho splavnenie, výrobu elektrickej energie, odber vody na závlahy alebo na iné účely – príkladom hate je prehradenie Dunaja pri Čunove.
K vodným stavbám patria tiež úpravy korýt vodných tokov. Tie sa robia najčastejšie na zväčšenie prietokovej kapacity koryta alebo stabilizáciu koryta. Protipovodňové stavby – hrádze alebo suché nádrže, sa nazývajú poldre. Do vodných stavieb prináležia aj objekty na využívanie vodnej energie – vodné elektrárne a špeciálne objekty, ako sú napríklad plavebné komory. Tie slúžia lodiam na prekonávanie výškových rozdielov hladín na vodných stavbách, ktoré prehradzujú vodné toky, alebo rybie priechody a biokoridory, ktorými prekonávajú výškové rozdiely hladín ryby a iné vodné živočíchy.
Hlavnými funkciami vodných stavieb býva ochrana pred povodňami, zásobovanie priemyslu a obyvateľstva vodou, závlahy pozemkov, zlepšovanie minimálnych prietokov vody v tokoch, hydroenergetické využitie, plavba, rekreácia a šport.
Problematika navrhovania vodných stavieb a ich prevádzky je veľmi špecifická. Vyžaduje vedomosti z viacerých odborov – napríklad z hydrauliky o prúdení vody v otvorených korytách, potrubiach alebo pod zemou, poznatky z hydrológie o rozdelení prietokov v čase a v priestore, vedomosti zo stavebníctva o navrhovaní objektov, ich zakladaní, statike, výstavbe, prevádzke a ďalšie.
Podobné vodné stavby majú spoločné črty. Každá z nich je však aj napriek tomu jedinečná. Je totiž vybudovaná v reálnych podmienkach, ktoré sa odlišujú. Každá rieka má svoj vlastný režim odtoku vody, pohyb transportovaného materiálu (napr. štrku) a pod. No a to musí byť zohľadnené pri návrhu každej vodnej stavby – teda každá vodná stavba musí byť šitá na mieru vodného toku a konkrétnej lokality.
Bohatá história vodných diel
Na Slovensku má vodohospodárske staviteľstvo vrátane využívania energie vodných tokov bohatú históriu. Pričinil sa o to najmä rozvoj banských podnikov zameraných na ťažbu a spracovanie rúd vzácnych kovov (zlato, striebro), farebných kovov (meď) a železných rúd. Banské a hutnícke mestá boli zároveň rozvojovými centrami techniky i kultúry. Ich prostredníctvom sa rýchlo uplatňovali nové poznatky vedy a techniky. A voda bola pre baníctvo súčasťou jeho rozvoja. Vtedy slúžila ako takmer jediný dostupný zdroj energie na pohon rôznych banských zariadení. Na zabezpečenie jej dostatku budovali celé generácie našich predkov dômyselné sústavy vodných privádzačov a vodných nádrží. Známe sú najmä sústavy banskoštiavnická, turčekovská a špaňodolinská.
Použitie vodného kolesa pre banské účely je písomne dokumentované už v 13. storočí. Bolo prvým zariadením na premenu vodnej energie na mechanickú energiu, ktorá sa používala na pohon výťahov, hámrov, stúp, čerpadiel a tiež v hutách. Vodné kolesá boli neskôr, tesne pred koncom 19. storočia, nahradzované vodnými turbínami. Prispel k tomu najmä rozvoj elektrotechniky, čo umožnilo premieňať vodnú energiu na elektrickú energiu. Podľa súpisu vodných diel z roku 1930, urobeného finančnými úradmi, bolo na Slovensku viac ako 2 650 vodných diel využívajúcich vodnú energiu.
Prečo potrebujeme vodohospodárov?
Na Slovensku máme mnoho významných vodohospodárskych stavieb. O tieto stavby sa treba starať, zabezpečovať ich prevádzku a údržbu. Správu vodných tokov na Slovensku, kde patrí aj väčšina vodohospodárskych stavieb, zabezpečuje štátny podnik Slovenský vodohospodársky podnik. Jenou z hlavných úloh tohto podniku je aj protipovodňová ochrana územia. A tú vedia zabezpečiť len kvalifikovaní vodohospodári.
Fyzikálne modelovanie
Dôležitou súčasťou prípravy a výskumu vodných stavieb je fyzikálne modelovanie v hydrotechnickom laboratóriu. Jedno z dvoch takýchto laboratórií na Slovensku sa nachádza v budove Stavebnej fakulty STU v Bratislave. Má svoju stavebnú a technologickú časť s uzatvoreným kolobehom vody.
Stavebnú časť tvorí dolná betónová nádrž so 165 m3 vody, rozvádzacie a zberné kanály a vodotesná spádovaná podlaha. Technologická časť pozostáva z hornej plechovej nádrže s objemom 15 m3, z vertikálnych a horizontálnych rozvodov vody (potrubia), z troch čerpadiel, zo snímacích, uzatváracích a regulačných prvkov. Celé riadenie laboratória je plne automatizované.
V minulosti sa v tomto laboratóriu uskutočňovali výskumy objektov významných vodných stavieb, ktoré sa neskôr realizovali v praxi. Medzi najvýznamnejšie patril výskum plniaceho a vyprázdňovacieho systému plavebných komôr vodného diela Gabčíkovo. V nedávnej minulosti sa tu riešil výskum odberného objektu poldra Oreské, ktorý je súčasťou protipovodňovej ochrany územia na Záhorí. Ďalší z nedávnych výskumov sa zaoberal overením projekčného návrhu odberného objektu, privádzača, vyrovnávacej komory a vtokovej časti malej vodnej elektrárne Dobrohošť na Dunaji.
V laboratóriu sa nachádzajú aj výučbové fyzikálne modely, na ktorých sa dajú demonštrovať takmer všetky základné hydraulické javy z oblasti prúdenia vody v otvorených korytách, tlakového prúdenia v potrubiach a prúdenia podzemných vôd. Slúžia najmä pre študentov, aby tieto javy videli, a získali tak praktické skúsenosti.
Pokračovanie článku si môžete prečítať v októbrovom vydaní časopisu Quark.
Quark si môžete aj objednať tu alebo na adrese: predplatne@quark.sk
prof. Ing. Peter Dušička, PhD.,
Ing. Ján Rumann, PhD.
Katedra hydrotechniky, Stavebná fakulta STU v Bratislave
Foto autori
