Malou vodní elektrárnu v Železném Brodě letošní velká voda minula

Kromě novostavby budovy MVE byl rekonstruován vzdouvací objekt a náhon, vybudován rybí přechod a vtokový objekt. Povodně, které postihly v srpnu 2010 Liberecký kraj, se naštěstí stavbě, nominované do finálové patnáctky soutěže Stavbu roku 2010, vyhnuly.
Náhon byl před rekonstrukcí místy zavodněný a částečně zasypaný. V areálu stavby se nacházel sypaný val, spojující silnici s ostrovem, tvořeným tímto náhonem a řekou.
Nová MVE Železný Brod zahrnovala výstavbu budovy strojovny, včetně obnovy hydraulického obvodu vodní elektrárny, v původní dispozici otevřeného náhonu. Aby bylo dosaženo zvýšeného využití průtoku (oproti původní VE) a umožněno rozšíření silnice, byla nová budova MVE vybudována na jiném místě než byla původní strojovna. Instalovaný výkon nové elektrárny je 986 MW.

¤ Stavba Malá vodní elektrárna (MVE) Železný Brod

Architektonické řešení
Malá vodní elektrárna se nachází v údolí s krásnou přírodní scenérií svahů okolo řeky Jizery a má těsnou vazbu na komplex historických továrních budov. Řešené místo je v úrovni souběhu řeky a silnice. Příjezd a přístup k MVE jsou situovány směrem od zmíněné komunikace. Parametry horní stavby, tj. od kóty 276,20 m.n.m., rozměry obdélníkového půdorysu a výška budovy jsou dimenzovány podle potřeb technologického zařízení elektrárny. Zvolená architektonická forma reaguje na jednotlivé prvky v okolí. Těmto předpokladům odpovídá orientace budovy, její těsná vazba na historický průmyslový areál a užití dřevěných obkladů, zdůrazňujících vazbu na okolní přírodu. Architektonický návrh MVE vychází z jednoduchého kubického tvaru budovy a zakládá celkový vjem na členění této hmoty. Využití dřevěného lamelového obkladu opticky snižuje hmotu budovy a člení ji na spodní lamelovou část a část zastřešení. Spodní část je liniová, přímá a podporuje optické prodloužení hmoty. Tomu se také podřizuje detailem řešení vrat, která mají vodorovné členění. Stejný efekt se projevuje rovněž u dveří na lávce, přes něž přecházejí horizontální dřevěné lamely.
Horní část budovy reaguje na nedaleké historické tovární budovy a formou ?shed? (?shedová? střecha = pilová střecha, užívaná například v minulém století pro haly továren) dotváří hmotu MVE. ?Shedy? a lamely jsou navrženy v pravidelném rytmu, odpovídajícím tvaru budovy. Členění hmoty proto umožňuje nasvětlení vnitřních prostor, jaké bývalo u obdobně řešených továrních hal. Pro oba zvolené prvky - vodorovné obklady stěn a pilovité zakončení střechy - lze nalézt symboliku i v samotném toku řeky (vlny, klidný proud). Jednoduchému kubickému tvaru budovy odpovídá i jednoduchý kuželový tvar hradidla u vtoku do elektrárny, jež výškově respektuje vodorovnou rovinu lamel. Materiálově a barevně je nalezeno řešení v kombinaci dřevěného obkladu na tmavě šedém podkladu omítky a pozinkovaného plechu (Rheinzink), který je použitý na zastřešení, opláštění vrat a hradidla u vtoku.

¤ Příčný řez česlovnou a strojovnou MVE Železný Brod: 1 - lávka; 2 - česlovna; 3 - strojovna; 4 - jeřáb pro montáž a údržbu; 5 - turbíny a generátory; 6 - ochoz nad turbinami; 7 - místnost obsluhy

Technické řešení
Spodní část budovy je železobetonový monolit, založený na dně náhonu tvořeném zvětralými horninami třídy R3 s pevností min. 15 Mpa. Kolem této spodní stavby bylo nutné provést mohutné zásypy. Vrchní stavba byla založena na betonových konstrukcích a na konzolách vytažených z mohutných základových zdí spodní stavby.
Půdorysné rozměry nadzemní části MVE jsou 24,30x15,50 m. Nosná konstrukce vrchní stavby je tvořena železobetonovými sloupy v kombinaci s nosnými stěnami vyzdívanými keramickými bloky. Sloupy nesou jeřáb o nosnosti 16 t, který je nutným zařízením pro montáž a údržbu provozní technologie MVE.
Střešní konstrukce budovy je tvořena podélnými, železobetonovými trámy, na něž je přikotvena dřevěná konstrukce zmíněné shedové střechy.
Malá vodní elektrárna je členěna na tři provozní části: česlovnu, strojovnu a zateplené prostory pro obsluhu s hygienickým zázemím. V této části je také rozvodna NN a trafostanice.
Nad česlovnou je střešní konstrukce tvořena dřevěnými trámy a bedněním, vytvářející tři ?shedy?. Zde je tato konstrukce nezateplená, dřevo má pohledové plochy hoblované. První ?sheda? je po celé délce svislé části prosklená okny. Krajní okna jsou vyklápěcí s elektrickým ovládáním. V dalších ?shedách? jsou na krajních pozicích umístěna pouze pevná okna. Okna jsou navržena s protihlukovým efektem.
Nad strojovnou jsou rovněž tři ?shedy?. Tato část dřevěné střechy je zateplená a je obložená sádrokartonem. Poslední řada ?shed?, nad místností obsluhy a rozvodnou, je bez oken.
Zastřešení budovy je z pozinkovaného plechu (Rheinzink). Úžlabí jsou vylepena fólií z měkčeného PVC a jsou vyhřívána elektrickými kabely.

¤ Interiér česlovny MVE Železný Brod

Provozní řešení
Obsluha se zázemím, strojovna a česlovna jsou provozně a komunikačně propojeny.
Vstup do MVE je z venkovní lávky. Na místnost pro obsluhu navazuje hygienické zázemí. Přes chodbu je možné vstoupit do strojovny. Strojovna má čtyři výškové úrovně. V nejspodnější části jsou umístěny turbíny a generátory. Další úrovní je ochoz nad turbínami, dále manipulační plocha před montážními vraty a obslužná lávka.
V česlovně jsou umístěna stavidla, jemné česle před nátoky do turbín s čisticími stroji, sběrný žlab na nečistoty, proplachový kanál a kanál obtokový - přepouštěcí. Pro obsluhu stavidla přepouštěcího kanálu je k česlovně připojen hradidlový objekt.
Před montážními vraty u části strojovny je snížen terén pro případnou opravu a údržbu technologického zařízení. Snížení terénu se nachází pod hladinou Q 100 (stoletá voda), proto je před vraty vyřešeno osazení protipovodňové zábrany. Při nedávných povodních, které postihly Liberecký kraj, však nebylo třeba tyto zábrany použít, Jizera se sice vzdula, koryto však neopustila.

¤ V česlovně jsou umístěna stavidla, jemné česle před nátoky do turbin a další provozní zařízení

Strojovna MVE
Ve spodní stavbě strojovny MVE jsou osazeny tři přímoproudé Kaplanovy turbíny v provedení S s průměry oběžných kol 1x1,450 mm a 2x1,150 mm. Při návrhovém rozdílu hladin - spádu 5,00 m - bude velká turbína pracovat s průtokem vody v rozsahu od 1,9 m³/s do 10,8 m³/s a obě malé turbíny s průtoky v rozsahu od 1,20 m³/s do 6,80 m³/s. Turbosoustrojí sestávají z turbín, regulačního zařízení, převodovky, generátoru a savky. Kaplanovy turbíny ve strojovně MVE Železný Brod zpracovávají průtoky vody v rozsahu od 1,2 m³/s až do celkové hltnosti turbín, tj. 24,4 m³/s. Tyto turbíny pohánějí přes převody s kuželovými ozubenými koly a vertikálními synchronními pružnými spojkami generátory o výkonu 1x496 kW a 2x245 kW (750 ot/min.). Provoz turbín je řízen automatickou hladinovou regulací. Čidlo regulace snímá úroveň horní hladiny vody v jezové nádrži.
Pravou částí spodní stavby strojovny prochází obtokový kanál, kterým se proplachuje usazovací prostor před vtokem do turbín. Vtok do proplachovací propusti - II (?jalováku?) světlé šířky 1,22 m hradí ocelové dvojité stavidlo (přední a zadní). Dosedací práh předního stavidla má kótu 269,90 m.n.m. Zadní stavidlo na tuto úroveň nedosahuje. Maximální zdvih obou stavidel (na hydraulický pohon) je 2,00 m. Průtočná kapacita propustí je 12,7 m³/s.
Vtok do větší turbíny světlé šířky 3,70 m (v levé části) hradí dvojité ocelové stavidlo. Dosedací práh předního stavidla má kótu 270,70 m.n.m. Vtok do dvou menších turbín světlé šířky 5,00 m (v pravé části) hradí dvojité ocelové stavidlo. Dosedací práh předního stavidla má kótu 270,70 m.n.m. Výtokový objekt od savek turbín tvoří na dně železobetonová deska rozšiřující se z 9,50 m (u výtoku ze savek) na 17,0 m (u závěrného prahu), která je 11,0 m dlouhá a překonává výškový rozdíl 2,20 m. Na výtoku ze savek turbín jsou umístěny drážky provizorního hrazení. Ocelová hradidla (v délkách 3,90 m a 5,20 m) se zasouvají pomocí jeřábové drážky a kladkostroje.

¤ Pohled na budovu malé vodní elektrárny s lávkou, směrem od Železného Brodu, foto: www.stavbaroku.cz

Stavební konstrukce
Svislé konstrukce
Nosnou konstrukcí vrchní stavby jsou železobetonové sloupy v kombinaci s nosnými stěnami vyzdívanými z keramických bloků.

Vodorovné nosné konstrukce
Nosné překlady jsou tvořeny ocelovými I nosníky. Hlavní stropní nosníky jsou železobetonové. Krov je dřevěný.

Výplně otvorů
Okna jsou hliníková. Vrata a vnější dveře jsou zateplená, oplechovaná, ocelová s úhelníkovou zárubní s těsněním. Vrata jsou opláštěná z vnější strany plechem Rheinzink. Vnitřní dveře jsou dřevěné, s ocelovou zárubní.

Podlahy
Podlahy ve strojovně a v zázemí obsluhy jsou obloženy dlažbou (Taurus), ostatní podlahy jsou betonové, opatřené stěrkou.

Klempířské konstrukce
Klempířské práce odpovídají ČSN a prováděcím pokynům firmy Rheinzink, která byla dodavatelem pozinkovaného plechu tl. 70 mm.

Projekt obnovy MVE Železný Brod
Rekonstrukce vzdouvacího objektu
Tabulový (stavidlový) jez se nachází na Jizeře v ř. km 97,480, kolmo k ose toku. Jez má celkem tři pole oddělené kamennými pilíři širokými 1,70 m. Dřevěné stavidlové tabule jsou zavěšeny na řetězech - u dna se opírají o nízké litinové slupice. Manipulace se stavidlovými tabulemi (zdvih a spouštění) se provádějí navíjením článkových řetězů na buben rumpálu. Zdvihací mechanizmus je ovládán elektromotorem.

Rybí přechod
Rybí přechod byl vybudován v levém jezovém poli v dotyku s levým pilířem jezu. Celková délka rybochodu je cca 32,0 m, v nadjezí je jeho železobetonová konstrukce široká 2,30 m. Žlab rybochodu vnitřní šířky 1,50 m je vybaven 12 štěrbinovými přepážkami, v jeho střední části se nachází odpočívací nádržka.

Vtokový objekt
Vtok do otevřeného náhonu na malou vodní elektrárnu je vybudován těsně před pravým pilířem jezu - je opatřen železobetonovou nornou stěnou v délce 22,0 m. Šířka navazujícího náhonu, dlouhého 34,00 m, je 18,80 m. Norná stěna je podepřena dvěma středovými pilíři šířky 1,00 m. Součástí norné stěny je manipulační lávka. Ve dně koryta Jizery (5 m před vtokem do náhonu) je vybudován ledolam - betonová zídka s korunou, široká 0,6 m, v délce cca 20 m. Mezi ledolamem a vtokem do náhonu je dno koryta Jizery sníženo, čímž je vytvořena zábrana proti sunutým plaveninám. V levé zdi vtoku je umístěna proplachovací propust. Pro usměrnění štěrků do proplachu je na dně vtoku vybudována svodná zeď v oblouku. Vtok je zakončen uzavíracími stavidly.

Náhon
Úvodní část přivaděče tvoří původní otevřený náhon délky 482 m. Koruna svislých opěrných zdí je vyrovnána na jednotnou výšku s šířkou 0,30 m. Svahy nad korunou zdi (ve sklonu 1:1,25) jsou opevněny řadou betonových vegetačních (osetých) tvárnic. Navazující úsek přivaděče má délku 665 m. Pravou stranu náhonu tvoří zemní hráz se sklonem návodního líce 1:1,75 a šířkou v koruně 2,50 m. Návodní líc je opevněn vrstvou štěrkového násypu v tloušťce 0,40 m. Sklon vzdušního líce hráze s podélným odvodňovacím příkopem je 1:1,5 až 1:2,0.

Projekt obnovy MVE Železný Brod byl financován z vlastních zdrojů investora, bankovním úvěrem a pomocí poskytnuté dotace v rámci Operačního programu Podnikání a inovace (OPPI).

Základní údaje o stavbě
Název stavby: Malá vodní elektrárna Železný Brod
Místo stavby: Katastrální území - Železný Brod
Tok: Jizera, jez v ř. km 97,48

Účastníci výstavby
Investor: Vodní elektrárna Železný Brod, a.s.
Generální dodavatel stavby: Akcent Bohemia, a.s.
Dodavatel stavby - stavební část: SYNER VHS Vysočina, a.s.
Dodavatel stavby - technolog. část: Strojírny Brno, a.s.
Dodavatel stavby - řídicí systém: ALVA Strakonice, spol. s r.o.
Stavbyvedoucí: Ing. David Štursa
Projektant: Architektonická kancelář, spol. s r.o., Ing. arch. Pavel Janoušek, Ing. arch. Boris Šonský, (ARK, spol. s r.o.)
Architekt: Ing. arch. Boris Šonský
Stavební konstrukce: Ing. Jiří Čermák
Statika: projekční kancelář Ing. Vladislav Bureš, Ing. Martin Vlček
Vzduchotechnika: Ing. Michal Andrle
Elektroinstalace - silnoproud: Jaromír Bednář
Projekt technologie a spodní stavby: Pöyry Environment, a.s.
Zodpovědný projektant: Ing. Oldřich Neumayer, Csc.

Technické parametry
Obestavěný prostor: Vrchní stavba 2730 m³ Spodní stavba 3570 m³
Zastavěná plocha: 532 m²
Doba výstavby: 03/2008-03/2010