Výstavba přehrady
„…Voda, nedbajíc člověka, přichází z mračen, bezděky půdu máčí, jest v tom užitečná nebo škodlivá, nedá sebou vládnouti…"
VODNÍ PRÁVO z roku 1870
Podkrkonoší bylo „od nepaměti“ sužováno záplavami, zátopami, povodněmi, prostě různými vodními katastrofami. Povězme si alespoň o třech z nich.
- Královédvorský kronikář Bedřich Söllner (1892-1960) barvitě vylíčil následky průtrže mračen, která se strhla 10. července 1872: „Na mostě přes rozvodněný Kracbach v Šindelářském předměstí se parta mladíků bavila tím, že odchytávali předměty unášené kalným proudem. Nehleděli na varování dospělých, až pět z nich se ocitlo v rozbouřených vlnách. Brzy objevili se nešťastníci na povrchu vody, volajíce o pomoc, a zase přikryly je smrtonosné vlny. Jen jeden zázrakem vyvázl. Druhý byl odvážlivými lidmi zachráněn polomrtvý a zraněný. Ostatní tři byli nalezeni až voda opadla – mrtví…“
- Po povodni v září 1890 se v dobovém tisku objevilo varování: „Rozvodněné Labe rozlilo se po lukách a polích od Jaroměře k Hradci Králové. Úroda a všecko slibné obilí bylo zpustošeno a celoroční výtěžek luční Labem odnesen. Zátopy, které do našeho kraje pravidelně přicházejí, slibují hroznou budoucnost. Potrvá-li tento stav bez nápravy, Zlatý prut polabský, jeho prsť odnesena bude s povrchu země a na její místo nastoupí záplava štěrku a neplodného písku…".
- K nejhrůznější povodni (z těch zdokumentovaných) došlo na samém konci 19. století. Labe se rozvodnilo nejprve na jaře roku 1897. Hladina dosáhla nejvyššího stavu – asi půl metru nad jarní normál – dne 23. května. Voda však brzy opadla bez vážných škod. Nikdo netušil, že to je pouze předzvěst skutečné hrůzy.
- Uprostřed léta – v ranních hodinách dne 29. července 1897 – zachvátila celé Podkrkonoší nebývalá bouřka a protrhla se mračna, načež hladina řek začala rychle stoupat. Kolem 8. hodiny dorazila do Dvora Králové zpráva, že z hor se nezadržitelně valí voda. Před 9. hodinou Labe vystoupilo ze břehů a začalo vyklizování nejbližších obytných stavení. Dravost řeky během dne nepřetržitě stoupala a k večeru začaly městem plout klády a části střech, stěny stodol a seníků, nábytek a zvířata. Postupně bylo na pravém břehu zatopeno celé Zálabí, dále pak na levém břehu továrna Neumannova (před nedávnem TIBA Slovany), Klazarova (JUTA 03), malý kostelíček, Riegrovo náměstí, nemluvě o všech obytných staveních podél Labe. Záchranné práce královédvorského hasičského sboru nebraly konce.
Všem stavům a městům nařízení dávám pilně stavěti rybníky … V dobách rozlití vod trvalými dešti nebo táním sněhu má rybník úkol velkou část vody zadržeti a tím náhlým povodním zabrániti …"
NAŘÍZENÍ KARLA IV. z roku 1356
O projektu nádrže
Podnět k zahájení prací dal tzv. vodocestný zákon z roku 1901, který poskytl finanční záruky. Zákon se zrodil v rámci politických dohod (či spíše národnostně zabarvených čachrů) ve Vídni. Ústřední vláda c. k. rakousko-uherské monarchie totiž mínila, že regulace „vodních cest" v Českém království by mohla posloužit jako kompenzace za již uskutečňované nákladné stavby alpských drah (železnic) v rakouských zemích.
Nad projektem vodního díla začal pracovat Technický odbor pro úpravu řek (hydrostavební oddělení) c. k. místodržitelství v Praze pod vedením c. k. vrchního stavebního rady Ing. Josefa Plicky. Výběr místa pro přehradu a nástin projektu byl připraven k oponentuře již v září 1902.
Hned v příštím roce „Zemská komise pro úpravu řek a zřizování ochranných nádrží v Českém Království" (zřízená zákonem ze dne 13. února 1903, čís. 30 až 32 Sb.), nařídila m. j.:
– úpravit labské břehy od Špindlerova Mlýna po Jaroměř a
– postavit dvě údolní přehrady v horním toku Labe, a sice, u Krausových bud pod Špindlerovým mlýnem
a nad Dvorem Králové v Tešnově.
Pro přehradu u lesa Království bylo vytypováno místo nalézající se 51,5 km od labského pramene. Výškový rozdíl (spád) v tomto úseku přesahuje 1085 m. ·Firma Kress a Bernhard ještě v tomtéž roce 1903 začala vrtat a sondovat, aby prověřila způsobilost zvoleného stavebního místa po stránce geologické. V roce 1904 se započala geodetická měření a hydrogeologický průzkum pro celou zhruba osmikilometrovou trasu budoucích stavebních prací od Debrného až po Verdek. Současně byl níže projektované nádrže instalován limnigraf (vodočet), aby samočinně zapisoval stav vody v Labi.
Konečný projekt, datovaný „Juni 1905“, nese název „Projekt über die Regulierung der Elbe von Einmündung der Klein Elbe bis zur Königreichwalder-Sperre“. Jeho součástí jsou mj. situační mapy v měřítku 1: 2880 (archiv s. p. Povodí Labe).
Schvalovací výnos c. k. místodržitelství v Praze (čís. 61.584) ze dne 24. dubna 1908 můžeme chápat jako povolení ke stavbě. Ofertní (výběrové) řízení na provedení stavby bylo však vypsáno až v následujícím roce. S přihlédnutím k doporučení c. k. ministerstva vnitra vítězem konkurzu se stal pražský podnikatel Ing. Jaroslav V. Velflík (úředně oprávněný stavební inženýr a geometr). Stavba mu byla zadána rozhodnutím prezídia výše zmíněné „Zemské komise“ č. 10.922 ze dne 14. ledna 1910. Dodání železných konstrukcí obstarávala firma Fanta a Jireš z pražské Michle.
Kamenické provedení velkolepého vodního díla návrhnul architekt J. Valečka. Vedle již zmíněných inženýrů Josefa Plicky a Jaroslava V. Velflíka též i jemu by měl patřit náš dík za přehradu, která je v českých poměrech neobvyklá svým vysoce estetickým stavebním provedením. Na jeho zásluhy se však často zapomíná. Jméno architekta dnes nenajdete ani na vývěsní tabuli u přehrady. Stavitel Velflík vyhrál konkurz m. j. díky nabídce, že postaví vodní dílo za cca 3 mil. 700 tis. korun c. k. měny. Skutečné náklady na stavbu převýšily tuto částku nejméně o 1 milion. To však nezabránilo tomu, aby podnikatel dostal zplna zaplaceno ze 60% od státu (c. k. vídeňskou vládou) a ze 40% ze zemského rozpočtu Českého Království. V přepočtu na současnou měnu tehdejší náklady obnášejí zhruba asi 1,5 miliardy Kč. Podle názoru odborníka – Ing. Josefa Mokrého (vedoucího provozního střediska Horní Labe) – v dnešní době (v roce 2008) by tato částka byla naprosto nedostačující pro vybudování podobného vodního díla.
„…Tam, kde se hráz nahoře kuželovitě zužuje, staví se tak široká, jaká bude její výška, a třikrát tak tlustá bude táž hráz tam, kde se v základu rozšiřuje …“
Jakub Krčín (1535-1604), rožmberský regent, stavitel jihočeskýchrybníků
Rozměry vodní nádrže a kamenné hráze
Tešnovské vodní dílo charakterizují desítky či stovky rozmanitých údajů (viz publikace vypsané na konci této kapitoly). Z nich jsme pro naši knihu vybrali jen takové ukazatele, které se nám zdály být zajímavé – i když odborníci budou možná protestovat, že jiné charakteristiky vodního díla jsou ještě důležitější?
Čtenáře však musíme předem upozornit, že číselné údaje, nalezené v různých pramenech, se více či méně liší. Není v naší kompetenci analyzovat příčiny těchto do očí bijících diskrepancí. Nicméně, pro úplnost si v některých případech všimneme alespoň nejmarkantnějšího rozptylu sledovaných veličin. Vodní nádrž. Povodí, zásobující vodní nádrž, má rozlohu 517 až skoro 532 čtverečních kilometrů (podle různých autorů) a zahrnuje kromě Labe jeho přítoky Bílé Labe, Malé Labe, Čistá, Kalenský potok, Pilníkovský potok a mnoho dalších.
Plná nádrž zaplavuje přes 80 (uvádí se dokonce 90) hektarů půdy, přičemž zadržovaná voda může při maximálním vzdutí dosáhnout až k jezu v Debrném, vzdálenému od přehrady cca 7,2 km (v době stavby zde stála továrna Fried, Neumann a spol.). Plocha nádrže zasahuje do katastrálních území 9 obcí (dle stavu v první dekádě 20. stol.), a sice, Bílá Třemešná, Dolní Brusnice, Souvrať (Dvořáčky), Debrné, Království II až IV, Dolní Nemojov a Verdek.
Odhadovaný objem záplavové vody činil při povodni v roce 1897 cca 7,7 mil. kub. metrů. Proto byla nádrž vyprojektována s rezervou tak, aby pojmula skoro 9,2 mil. kub. metrů (při maximálním vzdutí vody 30 m nad dnem řečiště uprostřed hráze). Znamená to, že nádrž by mohla permanentně uchovávat nejméně 1,5 mil. kub. metrů vody, aniž by při nenadálých záplavách (srovnatelných s rokem 1897) hrozilo akutní nebezpečí pro naše město. V tomto klidovém případě nejvyšší hloubka u hráze má odpovídat asi 15 m při délce zadržované vody skoro 3,5 km.
Ochrannou kapacitu nádrže posiluje současné působení nádrže u Krausových bud pod Špindlerovým Mlýnem.Ta sama je schopná zachytit až 3,5 mil. kub. metrů. Díky tomu lze v nádrži uchovávat (bez zjevného nebezpečí při náhlé povodni) podstatně větší zásobu vody, a sice 2,7 mil. kub. metrů (při výšce hladiny ode dna řečiště 19 m – měřeno u hráze – a délce zadržované vody cca 5 km). Kamenná hráz. Kubatura hráze, rovnající se 95 tisícům kub. metrů, je ohromující. Samo přehradní těleso je vystavěno do oblouku vypjatého proti vodě. Pro poloměr křivosti přehradního oblouku se obyčejně uvádí 200 m; v projektových výkresech je však uvedena kurvatura 204 m. V základu má hráz tlouštku cca 37 m (různí autoři uvádějí hodnoty od 36,6 do 38 m). Směrem ke koruně se tlouštka (šířka) hráze zmenšuje, aby v přelivu dosáhla 7,2 m. Mostní komunikace nad hrází je ještě uzší a rovná se 4,2 m. Délka hráze v koruně čítá 218 m (podle starších autorů 224 m), přičemž výška přehradní zdi nad terénem (nad úrovní původního řečiště) čítá 32,7 m. Při měření od základu (uprostřed hráze) je zeď vyšší a dosahuje 41,0 m (jindy se uvádí 41,4 m). Nejvěrohodnější údaje mohou čtenáři dohledat v „Manipulačním řádu vodního díla Les Království“, vydaném v červnu 2007 ve s. p. Povodí Labe, a nebo v encyklopedii „Přehrady Čech, Moravy a Slezska“ z roku 2005, jejíž autorský kolektiv zastřešil Prof. Ing. Vojtěch Broža, předseda Českého přehradního výboru.
Objem stavebních prací a způsoby jejich zajišťování
Objem výkopu pro hráz přesáhl 50 tisíc kub. metrů. Dalších 32 tisíc kub. metrů bylo nutné vystřílet z obtokových tunelů. Při jejich ražení stavbaři používali až 120 kg dynamitu denně. Každá ze štol byla prorážena současně z obou konců pomocí vrtaček Flottmana, poháněných stlačeným vzduchem. ·Sama hráz obsahuje skoro 95 tisíc kub. metrů zdiva. V celém vodním díle bylo vyzděno asi 110 tisíc kub. metrů. Při tom se spotřebovalo přes 35 (jindy se uvádí až 40) tisíc kub. metrů písku a 1200 vagonů cementu („Pamětní kniha obce Bílá Třemešná“ zmiňuje 14 mil. kg).
Pískovcové kvádry pro zdivo pocházejí z lomů, které byly otevřeny v bezprostřední blízkosti stavby v pobřežních skalách tešnovského kaňonu (Pozn. 1). ·Výrobu písku (pro maltu a beton) zřídil podnikatel Ing. Velflík z místních zdrojů přímo na staveništi. Kamenný odpad se podával do drtiče a vzniklý štěrk se dále rozemílal ocelovými válci na písek. Produktivita dosahovala 50 kub. metrů písku za den.
Hned na jaře 1910 si stavbaři pro přísun strojů a stavebního materiálu (cement, vápno, trass) postavili ze středu Bílé Třemešné asi 3 km dlouhou silnici s úzkolejkou, která jim umožňovala využívat místní železniční stanici. Například, trass (pro cemento-trassovou maltu) dováželi z údolí Eiffelu v německém Porúří.
Míchání malty a betonu se provádělo strojně. Zemina a stavební materiál, to vše se transportovalo valníky a korbami po kolejích, kterých bylo přímo na staveništi položeno cca 12 km s mnohačetnými výhybkami a točnicemi. Zdvíhání a spouštění vozíků po údolních stráních umožňovaly čtyři svážnice, vybudované na způsob lanových drah.
Provoz na svážnicích, pohon drtiče, míchaček a kompresoru pro strojní vrtání skal stlačeným vzduchem, čerpání vody ze základů stavby, osvětlování staveniště a provizorních obydlí pracovníků, všechny tyto úkony zajišťovala elektrická centrála, zřízená v bývalém Tešnovském mlýně. Francisova turbína s dynamem přetvářela zde vodní energii v elektřinu. Použitý agregát poskytoval energii 90 (později až 120) HP (koňských sil). Rezervu tvořila Lanzova lokomobila o výkonu 60 HP. Staveniště bylo prošpikováno volně položenými kabely a dráty na sloupech.
Stavba spotřebovala celý les dříví. Na počátku bylo nutné vybudovat mosty a lávky, postavit skladiště, obytné budovy, kanceláře, strojovnu, kovárnu, truhlárnu, to vše z větší části ze dřeva. Bez dřeva se neobešla ani lešení a pažení ve stavebních jámách a obtokových tunelech. Zpracování dřeva zajišťovala vodní pila, již dříve zřízená v bývalém Tešnovském mlýně.
Zaměstnáno bylo 100-150 zedníků a větší počet pomocných pracovníků. Celkový počet zaměstnanců v zahajovacím roce 1910 přesáhl 300.
Počáteční harmonogram stavby
Dnem „D“ v historii stavby se stal 28. leden 1910, kdy podnikatel Velfík převzal staveniště od představitelů Zemské komise pro úpravu řek. Brzy na jaře 1910 stavbaři začali prorážet dvě obtokové štoly (tunely), aby odvedli labskou vodu mimo připravovanou stavbu hráze (bokem vedle ní). Pravý obtok v tvrdém pískovci se podařilo prorazit ještě téhož roku – do konce června 1910. Ražení levého obtoku však ztěžovaly silné prameny spodních vod a především špatná soudržnost skalních vrstev. Veškerou labskou vodu se podařilo odvést mimo staveniště teprve na podzim 1911. Řečiště pod vtokem do štol bylo nutné přepažit provizorním ochranným jezem, udržujícím stavební jámu v suchu i za velké vody. Nepatrné praménky spodních vod se na staveništi sbíraly do studní a poté vyčerpávaly. Hloubení základů pro hráz bylo tak možné zahájit až na konci roku 1911.
Konstrukce stavby a zajímavé detaily stavebních prací
Těleso hráze bylo zprojektováno a postaveno jako gravitační, t. j., že tlaku vody odolává vlastní tíhou. Místo, vybrané pro hráz, je geologicky velmi příznivé. Dno labského údolí tvoří totiž pevný a téměř nepropustný magmatit (vyvřelá hornina) čedičového typu. Na dně údolí (uprostřed řečiště) se tato hornina nachází v hloubce pouhých 7 m. Na levém břehu (v místě levobřežního navázání hráze) je však přikryta asi 25 metrovou vrstvou pískovců, a na pravém úbočí leží ještě hlouběji – okolo 45 m.
Těleso hráze tvoří zdivo z velkých, dokonale opracovaných kvádrů tzv. královédvorského pískovce, který (oproti pískovci hořickému) se vyznačuje tvrdostí a jemnou stejnozrnitostí. Každý balvan, než byl vložen do zdiva, omývali proudem čisté vody, která se podávala z nádrže, postavené v lese asi 35 m nad hladinou Labe. Do této nádrže se voda čerpala ze studny! Pojivem mezi balvany sloužila trassocementová malta. Za jeden den stavbaři vyzdili 300 až 500 kub. metrů zdiva a spotřebovali 120 až 180 kub. metrů malty.
Vnitřkem hráze procházejí dvě podélně situované revizní chodby, určené především pro kontrolu stavu zdiva. Spodní chodba se nachází zhruba na úrovni dna původního řečiště. Do těchto chodeb ústí systém drénů, jež odvodňují návodní líc hráze. Sem směřují také některé z pramenů jímaných na bocích údolí.
V koruně je zdivo hráze neprodyšně uzavřeno hydroizolační vrstvou a navíc překryto dlažbou vozovky a chodníků
Výpustná zařízení
Průměrný průtok Labe nepatrně přesahuje 8 kub. m/sek. „Normální“ (tj. po většinu roku se vyskytující) průtok je dokonce menší a činí jen asi 2,5 kub. m/sek. V protiváze k těmto parametrům bylo koryto pod přehradou a řečiště ve Dvoře Králové upraveno tak, aby mohlo bezpečně odvádět průtok 90 kub. metrů vody za sekundu. Laikovi by se tedy mohlo zdát, že vodní dílo mělo být zkonstruováno tím způsobem, aby: za-prvé, bylo schopné pojmout veškerou vodu přicházející při „velkých zátopách“, a, za-druhé, propouštělo maximálně 90 kub. metrů za sekundu. První z těchto dvou podmínek projektanti skutečně zajistili beze zbytku - objem nádrže je dostatečně velký. Ovšem, omezit možnost odtoku na pouhých 90 kub. m/sek (a nic víc), to by bylo krátkozraké. Projektanti museli totiž vzít v potaz katastrofický scénář. Představme si, že při zcela zaplněné nádrži nečekaně přichází druhá, neméně prudká povodňová vlna. V tomto katastrofickém případě přehrada samozřejmě nemůže naplňovat svou ochrannou funkci. Nicméně, je nutné zabránit dalšímu zvyšování hladiny a tím zajistit bezpečnost (stabilitu) hráze. Z tohoto důvodu má vodní dílo několik výpustí, jejichž celková kapacita několikanásobně převyšuje neškodný odtok.
Při povodni v roce 1897 protékalo řečištěm 330 kub. m/sek (což je jen o málo méně, než dnes uznávaná „stoletá voda“ – 355 kub.m/sek). Naši předkové proto zprojektovali vodní dílo tak, aby při zcela zaplněné nádrži bylo možné plynule propouštět stejně velký odtok. K tomuto účelu bylo vybudováno pět výpustných zařízení.
Údaj pro odtok přes přepady v koruně hráze odpovídá určité úrovni vody v nádrži (konkrétně max. přípustnému vzdutí 30 m). Světlost přepadů je však v zásadě dimenzována tak, aby jimi mohla protéci veškerá „katastrofální voda“, kdyby ostatní výpustě selhaly.
Obtokové tunely (dlouhé více než 250 m) posloužily již v době výstavby k odvádění vody z řečiště mimo stavební jámu. Levý obtokový tunel byl vyzděn do kruhového profilu o průměru 6 m, ale jen při vtoku a výtoku, protože jeho střední část se podařilo prorazit v pevném magmatitu. Tunel stavbaři přepažili 17 m silnou betonovou uzávěrou, do níž zazdili 3 roury (každá o průměru 1,1 m) opatřené uzávěry (šoupátky systému Forchheimer), ovladatelnými seshora skrze vertikální šachtu. Každému potrubí přidali dvě šoupátka – jedno manipulační a druhé rezervní. Původně bylo možné jedno šoupátko plně otevřít nebo uzavřít za 1 hodinu ručně, s pomocí motoru pak za 25 minut. Šachta pro manipulaci se šoupátky má kruhový profil o světlosti 4 m při síle betonových stěn 80 až 90 cm. Nachází se na levém břehu. Levá přepadová šachta se začíná kruhovým přelivem o světlosti skoro osm metrů a pokračuje štolou o průměru cca 4 m, která vyúsťuje do obtokového tunelu.
Pravý obtokový tunel je celý ražen v pískovci a obezděn do kruhového profilu o světlosti 6 m. Původně měl totéž regulační zařízení se šoupátky jako levý obtokový tunel, přičemž šoupátka měla ovládání z domku hrázného.
Pravá přepadová šachta je kruhová o světlosti přes 5 m a je vyzděná kvádry 75 cm silnými.
Koruna obou přelivů – pravého i levého – se nachází 60 cm pod úrovní koruny hráze a 145 cm pod nejvyšším možným vzdutím.
Každá ze tří výpustí v nejnižším místě hráze vyúsťovala podle projektu do potrubí o světlosti 1,1 m s příslušnými šoupátky. Přístup k manipulačním šoupátkům byl vybudován ze vzdušného líce hráze, kdežto ovládání rezervních šoupátek projektanti situovali do věží, stojících v koruně hráze na návodní straně vozovky. Klenbovitě s nimi spojené věže na vzdušné straně hráze jsou pouze dekorativní.
Pět přepadů ve hrázi (pod mostní komunikací), každý o šířce téměř 11 m, slouží jako poslední opatření k odtoku vody z nádrže. Koruna těchto přepadů leží 85 cm pod nejvyšší přípustnou hladinou vzdutí. Poprvé vstoupily hrázní přepady v činnost 31. prosince 1925, kdy přes ně proudila voda po dobu 32 hodin.
U vnější paty hráze se nachází přepadová zdrž, která má chránit základy. Její délka po toku vody obnáší 16 m. Dno zdrže (vývar) tvoří 90 cm silná dlažba. Zdrž je z jedné strany ohraničena samotnou hrází, na druhé straně - 2,8 m vysokým jezem. Přepadající voda tak ztrácí svou rušivou sílu dopadem na vzniklý vodní polštář.
