Częściowe odtworzenie aluwialnego charakteru dna potoku Kobylok w Myślenicach, w km do 0+230

Transkrypt

1 JOT Doradztwo Inwestycyjno Budowlane, Mgr inż. Józef Jeleński Częściowe odtworzenie aluwialnego charakteru dna potoku Kobylok w Myślenicach, w km do Materiał do uzgodnień Myślenice, Zawiera: Zagrożenia wartości przyrodniczej doliny potoku Kobylok Obliczenia hydrologiczne Opis stanu uregulowanej części potoku Kobylok Obliczenia hydrauliczne wybranych przekroi istniejących i proponowanych Rumowisko zalegające w istniejącym korycie potoku Konieczny zakres robót budowlanych w celu zatrzymania rumowiska w żłobie oraz udrożnienia uregulowanego koryta potoku dla wędrówek ryb i gadów 7. Specyfikacja koniecznych robót utrzymaniowych 1

2 1. Zagrożenia wartości przyrodniczej potoku Kobylok W okolicy Myślenic dolina potoku Kobylok stanowi najmniej naruszoną dolinę leśnego potoku górskiego, o zlewni prawie w 98% porośniętej starym lasem. Z wyjątkiem przyujściowego odcinka 230m długości potok jest nieuregulowany, płynący po skałach i gruboziarnistych aluwiach meandrującym, wciętym korytem. W potoku bytuje swoista myślenicka rasa pstrąga potokowego Salmo trutta dorothea, charakteryzująca się odmiennym wyglądem, wzrostem, plennością i terytorialnością. Z innych ryb w potoku występuje tylko prawnie chroniony głowacz pręgopłetwy. Rasa myślenicka pstrąga potokowego Salmo trutta dorothea Połączenie doliny potoku z doliną Raby ma podstawowe znaczenie dla bytowania w niej lądowych zwierząt chronionych, z których najcenniejsze to: salamandra plamista, gniewosz plamisty, zaskroniec pospolity, zimorodek, jeż, rzęsorek rzeczek. Wszystkie one korzystają z połączenia z rzeką Rabą poprzez uregulowane koryto potoku, które jednak nie zapewnia możliwości powrotu w górę potoku dla większości z nich, bowiem na drodze powrotnej napotykają gładkie, wybetonowane dno i pionowe progi o wysokości około 0,6m. Gniewosz plamisty Coronella austriaca pomiędzy ulicą Leśną a Jodłową w Myślenicach Inne zwierzęta także nie mają możliwości korzystania z naturalnej trasy komunikacyjnej wzdłuż potoku Kobylok z powodu głębokiego wcięcia koryta, stromych skarp, braku osłony nadwodną roślinnością itp. Znikoma wartość estetyczna uregulowanego potoku w porównaniu z naturalnym i dzikim jego przebiegiem w dolinie leśnej oraz ułatwiona ekspansja inwazyjnej rośliny 2

3 rdestowca japońskiego ( w sąsiedztwie betonowych regulacji skłaniają do podjęcia działań przywracających możliwość funkcjonowania potoku jako korytarza ekologicznego i pozwalających na wyeksponowanie jego przyrodniczej wartości dla publiczności licznie odwiedzającej Zarabie dla wypoczynku i rekreacji. Blokada dostępu do doliny potoku Kobylok występuje tuż przy samym ujściu do Raby: betonowy próg w km 0+062, nieprzekraczalny dla ryb i gadów Dziki i malowniczy potok w sąsiedztwie parkingu stacji narciarskiej cenne siedlisko roślin i zwierząt chronionych 3

4 2. Obliczenia hydrologiczne Obliczenia hydrologiczne dokonano dla następujących wartości wyjściowych parametrów: Wielkość zlewni: 531 ha, Opad roczny 734 mm, Przepływy maksymalne obliczono z wzorów Punzeta1 i otrzymano następujące wartości: Średni roczny przepływ Qśr = 51,1 l/s Wielka woda dwuletnia Q50% = 3,2 m3/s Wielka woda stuletnia Q1% = 27 m3/s Wielka woda tysiącletnia Q0,1% = 41 m3/s 3. Opis stanu uregulowanej części potoku Kobylok Potok Kobylok uchodzi do kilkudziesięciometrowej bocznej odnogi wewnątrz umocnionego koryta rzeki Raby. Przyjmując zero kilometrażu potoku na skraju umocnień brzegowych rzeki Raby, przyujściowy odcinek potoku uregulowany jest obustronnie koszami siatkowo-kamiennymi na długości od km do 0+045, pomiędzy którymi uformowało się dno wypełnione kamieniami i żwirem. Łańcuchy Galla na skarpach potoku pojawiają się w km 0+045, a pierwszy istniejący próg betonowy usytuowany jest w km Od tego miejsca na długości 178m dno potoku jest wybetonowane na szerokości 3m w postaci kinety zagłębionej w osi kanału około 0,1 do 0,3 m w stosunku do skraju dna kanału regulacyjnego. Nachylenie skarp kanału regulacyjnego wynosi około 1 : 1,5, a skarpy umocnione są prefabrykowanymi elementami betowymi typu PP do wysokości około 1,3 m. Szerokość umocnionego kanału regulacyjnego wynosi około 7m, głębokość w osi około 1,5m, a na skraju kinety betonowej ok. 1,3m. Umocniona część kanału zagłębiona jest w stosunku do otaczającego terenu od około 0,8m do 1,2m, średnio 0,9m, uniemożliwiając w ten sposób wylew wód wezbraniowych z tej części koryta. Spadek kinety betonowej oszacowano na 2,5%, spadek całego koryta wynosi od 3 do 3,5%. Profil kinety jest pilasty, z progami o wysokości około 0,6m. Poniżej progów brak jest basenów wypadowych lub pochylni, toteż są one całkowicie nieprzekraczalne dla ryb i gadów w wędrówkach pod prąd wody. Gładkie, betonowe dno kinety położone w jednolitym spadku uniemożliwia odłożenie rumowiska dennego (kamieni i żwiru) wewnątrz kanału. W ten sposób beton jest narażony na działanie zmiennych czynników klimatycznych, a jego stan wykazuje nieodporność użytego betonu na wysychanie i zamarzanie. W niektórych miejscach, szczególnie poniżej stopni, betonowe dno kanału jest prawie całkowicie starte przemieszczającym się podczas wezbrań rumoszem skalnym, podczas gdy w innych wykazuje tylko niejednorodną ścieralność powierzchni. Stan skarp kanału jest stabilny i nie wykazuje żadnych uszkodzeń. Wewnątrz kanału nie występuje żadna roślinność wodna oprócz nielicznych mchów okresowo zakorzeniających się na skarbonatyzowanym betonie. Nie występuje także charakterystyczna roślinność nadbrzeżna potoków górskich tak licznie reprezentowana w nieuregulowanej części potoku (mięta, niezapominajka, potocznik wąskolistny, przetacznik bobowniczek, jeżogłówka gałęzista, kosaciec żółty). Na skarpach betonowe elementy prefabrykowane przerośnięte są trawami i mchami, co w pewnej mierze maskuje ich nienaturalność. Brak charakterystycznych traw (mozga trzcinowata, turzyce) krzewów (wierzba) i drzew (olcha szara) zastąpiony jest obecnością egzotycznego rdestowca i topoli. 1 Według tabel zawartych w podręczniku Jerzego Ratomskiego: Podstawy projektowania zabudowy potoków górskich, Kraków

5 Wyboje w betonowym dnie w okolicy km i oraz liczne wykruszenia progów betonowych sugerują potrzebę prac utrzymaniowych w kanale regulacyjnym, które można byłoby przeprowadzić w taki sposób, aby uczynić kanał lepiej przystosowanym do pełnienia funkcji potoku górskiego i elementu krajobrazu górskiego, nadającego naturalny charakter uczęszczanej okolicy Zarabia w Myślenicach. 4. Obliczenia hydrauliczne wybranych przekroi istniejących i proponowanych Wobec zróżnicowanej głębokości betonowej kinety profil jej założono nie w osi, lecz przy brzegu, gdzie posiada mniej więcej jednolity spadek. Do obliczeń przyjęto, że przy napełnieniu do rzędnej tego profilu przepływ odbywa się przekrojem trójkątnym o głębokości 0,20m. Zakładając powyżej trapezowy przekrój o podstawie 3m i nachyleniu skarp 1:1,5 (odpowiadający uregulowanej części potoku Kobylok pomiędzy progami) obliczono przepustowość kanału regulacyjnego przy określonym napełnieniu dla występujących spadków oraz materiałów dna i ścian kanału (Współczynnik szorstkości Manninga n=0,025; spadek J=0,025). Dno betonowe i gładkie skarpy: Rzędna Obwód napełnienia zwilżony t(m) 0,00 0,20 0,24 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 0,93 1,00 1,10 1,18 1,20 1,30 U(m) 3,00 3,18 3,36 3,43 3,54 3,72 3,90 4,08 4,26 4,44 4,62 4,68 4,80 4,98 5,13 5,16 5,34 Powierzchnia Promień przekroju hydrauliczny F(m) 0,30 0,62 0,96 1,11 1,34 1,74 2,18 2,64 3,14 3,66 4,22 4,39 4,80 5,42 5,93 6,06 6,74 R(m) 0,19 0,29 0,32 0,38 0,47 0,56 0,65 0,74 0,82 0,91 0,94 1,00 1,09 1,16 1,17 1,26 Prędkość R2/3 0,21 0,33 0,43 0,47 0,52 0,60 0,68 0,75 0,81 0,88 0,94 0,96 1,00 1,06 1,10 1,11 1,17 5 V(m/s) 1,37 2,13 2,76 3,00 3,33 3,85 4,33 4,78 5,21 5,62 6,02 6,13 6,40 6,77 7,05 7,12 7,47 Przepływ Q(m3/s) 0,41 1,31 2,65 3,32 4,44 6,69 9,41 12,62 16,33 20,57 25,36 26,90 30,71 36,64 41,82 43,18 50,33 Q50% Q1% Q0,1%

6 Jak widać z powyższej tabeli, kanał może pomieścić z zapasem wodę stuletnią, a nawet z pewnym zapasem wodę tysiącletnią w swej umocnionej części, która zagłębiona jest w stosunku do otaczającego terenu na około 0,8 do 1,2m, co praktycznie całkowicie wyklucza wylew katastrofalnych wód poza koryto uregulowanego potoku. W następnej tabeli obliczono przepustowość kanału regulacyjnego przy założeniu wyścielenia jego dna głazami na grubość 0,2m ponad skraj kinety betonowej. Teraz kanał trapezowy ma podstawę 3,6m, nachylenie skarp 1:1,5, a współczynnik szorstkości wzrasta do n=0,032. Kanał nadal może pomieścić z zapasem wodę stuletnią, chociaż woda tysiącletnia wypełnia go o około 0,2m powyżej granicy umocnienia elementami betonowymi typu PP, co jednak nadal wyklucza wylew katastrofalnych wód powodziowych poza koryto uregulowanego potoku. W efekcie wyścielenia dna koryta głazami obniży się prędkość przepływu wód powodziowych w korycie z 6 do 5m/s dla wody stuletniej oraz z 3,0 do 2,4m/s dla wody dwuletniej. Dno wyścielone głazami na grubość 0,2m Rzędna Obwód napełnienia zwilżony t(m) 0,20 0,30 0,34 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,05 1,10 1,20 1,30 1,31 U(m) 3,78 3,96 4,14 4,21 4,32 4,50 4,68 4,86 5,04 5,22 5,40 5,49 5,58 5,76 5,94 5,96 Powierzchnia Promień przekroju hydrauliczny F(m) 0,38 0,78 1,22 1,40 1,68 2,18 2,70 3,26 3,84 4,46 5,10 5,43 5,78 6,48 7,22 7,29 R(m) 0,20 0,29 0,33 0,39 0,48 0,58 0,67 0,76 0,85 0,94 0,99 1,03 1,12 1,21 1,22 Prędkość R2/3 0,21 0,34 0,44 0,48 0,53 0,61 0,69 0,76 0,83 0,90 0,96 0,99 1,02 1,08 1,14 1,14 V(m/s) 1,06 1,68 2,20 2,39 2,66 3,07 3,46 3,82 4,17 4,49 4,81 4,96 5,11 5,41 5,69 5,72 Przepływ Q(m3/s) 0,40 1,31 2,67 3,34 4,46 6,68 9,34 12,44 16,00 20,02 24,53 26,97 29,54 35,05 41,08 41,71 Q50% Q1% Q0,1% Sprawdzono także przepustowość koryta potoku w naturalnym przekroju tuż przed kładką dla ruchu pieszego w km Koryto o przekroju zbliżonym do trapezowego posiada tu dno o szerokości 4m i skarpy o nachyleniu 1:1 (lewobrzeżna) i 1:4 (prawobrzeżna), średnio 1:2,5. 6

7 Km 0+235, kładka piesza, koryto naturalne, kamieniste Rzędna Obwód napełnienia zwilżony t(m) 0,20 0,30 0,31 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 0,92 1,00 1,10 1,14 U(m) 4,27 4,54 4,81 4,83 5,08 5,35 5,62 5,88 6,15 6,42 6,48 6,69 6,96 7,07 Powierzchnia Promień przekroju hydrauliczny F(m) 0,43 0,90 1,43 1,48 2,00 2,63 3,30 4,03 4,80 5,63 5,80 6,50 7,43 7,81 R(m) 0,20 0,30 0,31 0,39 0,49 0,59 0,68 0,78 0,88 0,89 0,97 1,07 1,10 Prędkość R2/3 0,21 0,34 0,44 0,45 0,54 0,62 0,70 0,78 0,85 0,91 0,93 0,98 1,04 1,07 V(m/s) 1,07 1,69 2,21 2,26 2,68 3,10 3,50 3,88 4,23 4,57 4,64 4,90 5,22 5,34 Przepływ Q(m3/s) 0,45 1,52 3,15 3,35 5,36 8,15 11,56 15,60 20,32 25,73 26,90 31,87 38,76 41,74 Q50% Kabel elektryczny kolejki linowej Q1% Q0,1% Przekrój koryta z łatwością przeprowadzić może przepływy powodziowe i katastrofalne, ale istniejąca zabudowa znacznie ogranicza jego przepustowość przy napełnieniu 0,9m i wyższych. Kabel elektryczny kolejki linowej znajduje się na rzędnej wody stuletniej, a spód konstrukcji stalowej kładki i osłona wodociągu są 7cm powyżej tej rzędnej. Jest wskazane, aby w przyszłości konstrukcja kładki była podniesiona na obu przyczółkach o około 0,25m, a przewody wodociągowy i gazowy oraz kabel elektryczny przeprowadzone zostały pod dnem potoku. W ten sposób wody katastrofalne (tysiącletnie), obecnie zagrażające kładce, będą mogły być pomieszczone w korycie potoku pod jej konstrukcją. 5. Rumowisko zalegające w istniejącym korycie potoku Rozkład uziarnienia osadów potoku Kobylok bezpośrednio powyżej uregulowanego koryta ustalono metodą powierzchniowego zliczania otoczaków (surface sample, grid by number, ISO 9195: 1992). Charakterystyczne średnice ziarna wynoszą odpowiednio: D84 = 230mm D50 = 100mm D16 = 47mm Graniczna prędkość rozmywania takiego materiału wynosi 2,7 do 2,8 m/s, czyli mógłby on się zatrzymywać tylko w wypłyconym korycie podczas wezbrań nie większych niż przepływy brzegotwórcze (mniejsze niż Q50%). Występowanie większych przepływów w kanale regulacyjnym bez zastosowania terasy zalewowej na poziomie jego napełnienia wynoszącym 0,25m od skraju kinety lub około 0,45m ponad dno kinety spowoduje wymiecenie osadów z kanału, gdyż prędkości wtedy występujące będą większe od 3,5m/s, to jest wartości granicznej umożliwiającej jeszcze osadzanie się praktycznie najgrubszego materiału o ciągłym uziarnieniu D50 = mm, oraz rumoszu o frakcji mm (D50 = 600mm). Powyższa analiza wskazuje, że bez zmiany prędkości przepływu spowodowanej modyfikacją kanału regulacyjnego potoku Kobylok w kanale tym nie będą gromadziły się 7

8 osady ziarniste obecne w zlewni potoku bez zmiany prędkości przepływu. Taka zmiana prędkości mogłaby być wywołana poprzez: rozwinięcie kanału wydłużające jego trasę o około 100m na sąsiadującej z kanałem łące, a w ten sposób znacząco zmniejszające spadek kanału, poszerzenie kanału, na przykład poprzez wykonanie terasy zalewowej poszerzającej koryto regulacyjne na poziomie przepływu Q50%, zwiększenie szorstkości dna i ścian kanału dla stworzenia oparcia dla głazów i żwiru. Zmiana trasy i poszerzenie przekroju kanału nie będą dalej rozważane jako zbyt kosztowne i wymagające skomplikowanego procesu inwestycyjnego. Natomiast celowe jest rozważenie możliwości częściowej przebudowy dna kanału w ramach prac utrzymaniowych dla uzyskania zamierzonych efektów. 6. Konieczny zakres robót budowlanych w celu zatrzymania rumowiska w żłobie oraz udrożnienia uregulowanego koryta potoku dla wędrówek ryb i gadów Odkąd w korycie Raby w obrębie parku w Myślenicach wybudowano rampy kamienne podpiętrzające wodę rzeki, w przyujściowym odcinku potoku Kobylok zaczęły się odkładać osady kamienisto żwirowe. Z czasem koryto wypełni się osadami, ale wymaga to długiego okresu oczekiwania i niekoniecznie doprowadzi do ustabilizowania takiego układu cieku, który nadawałby się do wędrówek ryb i gadów. Mechanizm wypełniania się koryta musiałby polegać na podpiętrzaniu gruboziarnistych osadów od ujścia potoku w górę cieku, z wynoszeniem drobnych frakcji rumoszu do rzeki Raby i pozostawianiem w kanale tylko grubych kamieni. Oprócz tego, sama kineta betonowa nie stanowi odpowiedniego podłoża dla naturalnie odkładających się osadów, gdyż w okresie wezbrań i transportu rumowiska występują tu bardzo duże prędkości wody, szczególnie w sąsiedztwie progów betonowych. W ich sąsiedztwie nie byłoby warunków do depozycji osadów dennych i przez długi okres czasu progi betonowe byłyby wyeksponowane na pełną wysokość, co uniemożliwiałoby odpowiednie warunki komunikacji dla zwierząt. Jest więc celowe takie wykonanie remontu kanału regulacyjnego, aby sprzyjało ono depozycji i stabilizacji grubo okruchowych osadów na jego dnie. Stąd wynika potrzeba zwiększenia szorstkości kinety betonowej w sąsiedztwie progów betonowych tak aby umożliwić tam sedymentację żwiru i kamieni. Jest także możliwe dostarczenie materiału głazowo-żwirowego o odpowiednim uziarnieniu do kanału regulacyjnego w ciągu jednej lub kilku operacji przedzielonych wystąpieniem wezbrania w czasie którego nastąpiłoby samorzutne rozłożenie tego materiału w dnie kinety strumieniem wezbranego potoku. Wydaje się celowe zainicjowanie procesu wyścielania dna kanału materiałem głazowo-żwirowym poprzez wybudowanie odpowiednich konstrukcji budowlanych wewnątrz kanału i dostarczenie pewnej ilości gruboziarnistego materiału, pozostawiając dalszy proces wyścielania dna kanału osadami naturze. W trakcie takiego zamierzenia konieczny zakres robót budowlanych dotyczyłby: zmniejszenia wysokości progów do nie więcej niż 0,3m, czyli wysokości umożliwiającej łatwe ich pokonanie przez ryby, zmniejszenia nachylenia profilu szlaku wzdłuż kinety dla ułatwienia pokonania progów przez gady, lokalne zwiększenie szorstkości dna i ścian kanału regulacyjnego dla zatrzymania osadów. 8

9 Naprawa przebiegu profilu koryta dotyczyłaby trzech odcinków, uwzględniając wykonane obliczenia w takim sensie, że nie podwyższałaby profilu dna potoku o więcej niż 0,2m od skraju kinety w krytycznych miejscach (na koronach progów betonowych). Odcinek I, przyujściowy, progi w km 0+052, 0+055, 0+058, 0+062, 0+065, 0+068, Odcinek II, środkowy, progi w km i 0+118, Odcinek III, górny, progi w km 0+183, 0+187, 0+191, Łącznie roboty murarskie obejmowałaby dobudowanie 12 progów i 15 ramp kamiennych w uregulowanej części potoku, a więc około 5m3 muru kamiennego na zaprawie cementowej. Wstępne dostarczenie materiału skalnego dla częściowego wypełnienia dna potoku powinno wynosić około 20m3 głazów 200/400mm i 10m3 pospółki 0/100mm. Obserwacja odcinków pomiędzy budowlami korygującymi profil podłużny koryta może wskazywać na potrzebę umieszczenia w niej kilku do kilkunastu strategicznie umieszczonych głazów dla ułatwienia zwierzętom przekraczania przeszkód przy niskich przepływach wody w potoku. Wtedy takie głazy musiałyby być umieszczone na zaprawie cementowej i nie powinny powodować podwyższania profilu dna kinety o więcej niż 0,4m. 7. Specyfikacja koniecznych robót utrzymaniowych 7.1. Materiały murarskie Zaprawa murarska powinna być zakupiona u renomowanego wytwórcy, jako workowana, mrozoodporna zaprawa cementowa zawierająca mikrokrzemionkę. Głazy lub płyty użyte do budowy muru powinny być z mrozoodpornego piaskowca z lokalnych kamieniołomów (Tęczyn, Sobolów). Kształt muru nieregularny, szczeliny pomiędzy kamieniami całkowicie wypełnione zaprawą i spoinowane. 9

10 7.2. Wykonanie muru i pochylni z kamienia Mur należy wykonać we wskazanych lokalizacjach jako przegrodę o wysokości 0,2m ponad skraj betonowej kinety oraz o grubości minimum 0,4m. Przegroda powinna być lekko obniżona centralnie, o około 5 do 8cm w stosunku do jej części przybrzeżnych. Profil korony powinien mieć kształt trójkątny lub paraboliczny. Mur należy posadowić na betonie istniejącej kinety potoku Kobylok po uprzednim odczyszczeniu jej powierzchni ciśnieniowym aparatem do mycia betonu. Fragmenty zwietrzałe należy usunąć przez odkucie i oczyszczenie szczotkami stalowymi. Mur należy wykonywać przy niskich stanach potoku, a jego przepływ należy tymczasowo skierować do rury PCV o średnicy 250mm z kielichem, umieszczonej centralnie w wykonywanym murze. Po związaniu zaprawy w murze i uzyskaniu odpowiedniej wytrzymałości rurę PCV należy usunąć, a w jej miejsce należy umieścić korek z suchego betonu w worku z gęstej juty lub plastiku. Po lewej części każdej przegrody powinna znajdować się pochylnia o szerokości 0,3 do 0,5m prowadząca wzdłuż skarpy w dół cieku, o spadku 1:5. Pochylnie powinny zostać dobudowane także do istniejących progów betonowych (0+072, , 0+199), również po lewej stronie potoku (od ulicy Jodłowej) Umieszczenie materiału skalnego i żwirowego w korycie potoku Należy dowieźć w rejon wykonywanych przegród głazy piaskowcowe o uziarnieniu od 200 do 400mm i ułożyć je w rejonie spiętrzeń na betonie kinety od strony napływu wody. Materiał żwirowy (0/100mm) należy wysypać z wywrotki do koryta cieku w rejonie progu betonowego i zsunąć do koryta potoku. Materiał żwirowy powinien zostać samorzutnie rozłożony przez wezbrany potok pomiędzy ułożonymi głazami podczas najbliższego wezbrania. Przygotował: Józef Jeleński 10