Zastosowanie konstrukcji gabionowych w regulacji koryt cieków wodnych. Pod redakcją dr inż. Remigiusza Duszyńskiego

Transkrypt

1 Zastosowanie konstrukcji gabionowych w regulacji koryt cieków wodnych Pod redakcją dr inż. Remigiusza Duszyńskiego

2 Przedmowa Niniejsza publikacja przeznaczona jest dla potrzeb sektora gospodarki wodnej i branży projektowej oraz stanowi podręcznik w programach nauczania takich kierunków jak: architektura krajobrazu, budownictwo wodne, inżynieria środowiska i gospodarka wodna. Celem niniejszej książki jest podsumowanie i udostępnienie najnowszej wiedzy dotyczącej stosowania nowoczesnych umocnień z siatki stalowej przy pracach rewitalizacyjnych w dorzeczu, a jednocześnie zaprezentowanie metod ich projektowania. Publikacja omawia podstawowy podział konstrukcji gabionowych i odpowiednie sposoby ich zastosowania w różnych rodzajach budowli hydrotechnicznych, przy czym w poszczególnych rozdziałach zwraca uwagę na podstawowe aspekty, które należy uwzględnić przy ich projektowaniu. W publikacji szczegółowo opisano także najważniejsze zasady fizyczne, istotne przy wymiarowaniu takich konstrukcji. Dużo uwagi poświęcono również trwałości materiałów stosowanych do produkcji konstrukcji gabionowych, w tym szczegółowemu opisowi normatywnego podejścia oraz badaniom ich właściwości fizycznych. Ostatnie rozdziały dotyczą prac zabezpieczających oraz środowiskowych aspektów stosowania konstrukcji gabionowych. Należy mieć na uwadze, że publikacja nie zawiera opisów wszystkich zjawisk hydraulicznych ani metod obliczeń i wymiarowania konstrukcji hydrotechnicznych, jakie znajdziemy w podręcznikach hydrauliki. Autorzy Strona 5

3 Spis treści Przedmowa 5 1. Wstęp 9 2. Wyroby wykorzystywane w budownictwie wodnym Konstrukcje gabionowe Materace Reno GeoMac Gabiony Walce gabionowe Właściwości gabionów wykonanych z siatki splatanej i siatki zgrzewanej Trwałość konstrukcji gabionowych Rodzaje powłok ochronnych i ich trwałość Podejście normowe: PN-EN oraz PN-EN Badania trwałości Kontrola i konserwacja konstrukcji Wyroby geosyntetyczne Mata antyerozyjna MacMat Zastosowanie konstrukcji gabionowych do stabilizacji brzegów rzek i kanałów Wymiarowanie materacy Reno i gabionów Współczynnik Manninga Ocena stateczności materacy gabionowych metodą naprężenia stycznego Metoda naprężenia stycznego Naprężenie styczne na dnie kanału Naprężenia styczne na ścianach kanału Ocena stateczności koryta rzeki w biegu krzywoliniowym Ocena stateczności koryt cieków wodnych poprzez porównanie prędkości przepływu w cieku oraz granicznej prędkości nierozmywającej koryta Ocena stateczności brzegów metodą prędkości nierozmywającej Nierozmywające prędkości wody w korycie rzeki Prędkości nierozmywające dla gruntów niespoistych Prędkość nierozmywająca dla gruntów spoistych Obliczanie prędkości wody metodą Macury, L. (1981) Ocena stateczności koryta w zakolu Określenie prędkości wody w zakolu Kształt profilu poprzecznego koryta w zakolu Ułożenie cząsteczek materiału dennego Wpływ ułożenia i kształtu cząstek materiału dennego na wartość współczynników oporu ruchu Wyznaczenie współczynników oporu cząstek materiału dennego Ocena stateczności materacy w przypadku przesunięcia materiału wypełniającego Prędkość rezydualna na granicy z podłożem wykorzystanie geotekstyliów i filtrów naturalnych Geomaty przeciwerozyjne MacMat 60 Strona 6

4 Cechy ogólne Dobór maty przeciwerozyjnej Hydrotechniczne budowle poprzeczne Zastosowanie gabionów w konstrukcji budowli poprzecznych Podstawowe rodzaje jazów gabionowych kryteria wyboru Obliczanie parametrów rozmycia dna pod stopniem Szczegóły konstrukcyjne Stateczność i odporność skrzydeł Ochrona korony budowli Ochrona poszuru Budowle regulacyjne z elementów gabionowych Ostrogi Ostrogi nieprzepuszczalne Powstawanie rozmyć przy konstrukcjach hydrotechnicznych Wpływ prędkości przepływu na tworzenie rozmycia lokalnego Wpływ średnicy miarodajnej materiału rumowiskowego Sposób budowy ostróg Ostrogi nieciągłe Tamy podłużne Zabezpieczanie budowli przed szkodami bobrowymi Populacja bobrów w Polsce Szkody bobrowe Zabezpieczenia Typowe rozwiązania Bariera pionowa z siatki bobrowej Umocnienie brzegu materacami gabionowymi Kompleksowe zabezpieczenie korpusu wału z wykorzystaniem geomaty MacMat oraz materacy gabionowych Reno Zabezpieczenie wału z pozostawieniem przestrzeni dla bytowania zwierząt Zabezpieczenie wałów na terenach chronionych Natura Zabezpieczenie przepustów drogowych i kolejowych Ogrodzenie przepustu z rurami przelewowymi przepływ przez tamę bobrową Prace zabezpieczające Gabiony FlexMac DT Zastosowania gabionów FlexMac DT Zabezpieczenia przed szkodami lodowymi Aspekty środowiskowe Sekwestracja dwutlenku węgla Ocena wchłaniania CO 2 w gruncie przy zastosowaniu rozwiązań bioinżynieryjnych z wykorzystaniem wyrobów z siatki stalowej Metodyka badań Podsumowanie badań Podsumowanie Literatura 117 Strona 7

5 Strona 8

6 1. Wstęp Rzeki odgrywają niezwykle ważną rolę w kształtowaniu klimatu i ekologii oraz w życiu materialnym i cywilizacyjnym człowieka. Niestety, niosą one ludziom nie tylko korzyści, mogą powodować również poważne szkody. Z tego powodu przez długi okres dziejów podlegały intensywnemu regulowaniu, aby ograniczyć lub wyeliminować szkody spowodowane przez powodzie. Lokalizowanie osad i miast oraz ich rozwój w dolinach zalewowych rzek wiązało się z wystąpieniem poważnego zagrożenia powodziowego. W bardzo wielu przypadkach zagrożenie to zostało spotęgowane przez nadmierną ingerencję człowieka w środowisko rzeki polegającą na zawężeniu jej koryta i nadmiernej zabudowie dolin zalewowych. Blisko dwustuletni okres szybkiego rozwoju cywilizacyjnego, uprzemysłowienia oraz silnej ingerencji człowieka w przyrodę skutkuje obecnie zmianami środowiska oddziałującymi zarówno na ludzi, jak i ekosystem. Zmiany te często niekorzystnie wpływające na tereny poddane ingerencji człowieka spowodowały, że w wielu społeczeństwach zaczęła silnie wzrastać świadomość proekologiczna, która wymusza przyjęcie nowej strategii działania zwanej zrównoważonym rozwojem. Zgodnie z tymi regułami wszelkie działania inwestycyjne człowieka powinny być prowadzone w sposób minimalizujący wpływ inwestycji na środowisko naturalne. Dotychczasowa regulacja rzek, stosowana głównie do poprawy ich żeglowności, w bardzo wielu przypadkach głęboko ingerowała w naturalne środowisko, co stało się przyczyną żywiołowych protestów ekologów. Część argumentów wytaczanych przez obrońców środowiska dotyczyła niszczenia unikatowego krajobrazu lub wpływania na siedliska zwierząt zamieszkujących rzekę bądź tereny do niej przyległe. Inne, bardziej emocjonalne wypowiedzi całkowicie negowały konieczność jakiejkolwiek ingerencji człowieka w przyrodę. Zastosowanie rozwiązań, które z jednej strony zaspokoiłyby rzeczywiste potrzeby w zakresie regulacji, a z drugiej spełniłyby warunki konieczne dla rozwoju środowiska naturalnego, o co zasadnie upominają się ekolodzy, jest możliwe choć niekiedy trudne, kosztowne i skomplikowane. Stosowane współcześnie metody regulacji rzek oraz ich rewitalizacji zostały opracowane przy uwzględnieniu założeń zrównoważonego rozwoju. Ich celem jest poprawa warunków bytowych człowieka przy możliwie najszerszej ochronie przyrody, która stanowi dla nas bezcenne dziedzictwo ( Bednarczyk, Duszyński 2008). W tę filozofię doskonale wpisuje się stosowanie do regulacji rzek materiałów, które naturalnie wkomponowują się w otoczenie, a jednocześnie stanowią solidną konstrukcję inżynierską, stawiająca opór ogromnej, niszczącej sile wody. Przykładem takich rozwiązań mogą być produkty Maccaferri, firmy o 120 letniej tradycji, które zastosowane do budowy umocnień mogą spełniać wymogi nie tylko stateczności koryta, ale także mogą stanowić część rzecznego ekosystemu. W niniejszej publikacji przedstawiamy dokonania Maccaferri w dziedzinie regulacji i rewitalizacji cieków wodnych oraz praktyczne zastosowania produktów we współczesnym aspekcie regulacji bliskich warunkom naturalnym. Strona 9