WYDZIAŁ GEODEZJI, INŻYNIERII PRZESTRZENNEJ I BUDOWNICTWA. Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

Transkrypt

1 Zespół Geotechniki w Instytucie Budownictwa WYDZIAŁ GEODEZJI, INŻYNIERII PRZESTRZENNEJ I BUDOWNICTWA Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie Budowle hydrotechniczne Budowle hydrotechniczne w ochronie przeciwpowodziowej

2 Powódź Zgodnie z definicją podaną w Dyrektywie Unii Europejskiej [Dyrektywa 2007/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 października 2007 w sprawie oceny ryzyka powodziowego i zarządzania nim]: powódź - czasowe pokrycie wodą terenu, który normalnie nie jest pokryty wodą. Definicja ta obejmuje powodzie wywołane przez rzeki, potoki górskie, okresowe cieki wodne oraz powodzie sztormowe na obszarach wybrzeża, natomiast może nie uwzględniać powodzi wywołanych przez systemy kanalizacyjne, lokalne utrzymywanie się wód deszczowych na powierzchni terenu itp.

3 Wezbranie a powódź Wezbranie każdy znaczny wzrost stanów wody w ciekach i jeziorach wywołany: zwiększonym zasilaniem naturalnym (opady deszczu, tajanie śniegu) zahamowaniem odpływu (zatory lodowe lub śryżowe, silny wiatr) Powódź na tyle duże wezbranie, że woda występując z koryta głównego rzeki, zalewa tereny nadbrzeżne (doliny rzek) powoduje straty gospodarcze, społeczne i moralne. 1. Wezbranie jest zjawiskiem przyrodniczym 2. Powódź jest zarówno zjawiskiem przyrodniczym jak i gospodarczym 3. Każda powódź jest wezbraniem, ale nie każde wezbranie jest powodzią

4 Klasyfikacja powodzi Ze względu na genezę wezbrania i powodzie dzielimy na: 1. Spowodowane czynnikami naturalnymi: opadowe - wywołane deszczami (nawalnymi lub frontalnymi) zatorowe (zimowe) śryżowe i lodowe roztopowe wywołane gwałtownym tajaniem śniegu sztormowe wywołane wiatrem wiejący od morza i powodującym podniesienie się poziomu wody w ujściowych odcinkach rzek 2. Spowodowane uszkodzeniem lub całkowitym zniszczeniem ochronnych budowli hydrotechnicznych (zapór, wałów i in. obiektów).

5 Ochrona przeciwpowodziowa Osiągnięcie pełnego bezpieczeństwa powodziowego nie jest możliwe! Zasadniczym celem ochrony przed powodzią jest ograniczenie ryzyka wystąpienia negatywnych skutków związanych z powodzią, zwłaszcza dla: zdrowia i życia człowieka, środowiska, dziedzictwa kulturowego, działalności gospodarczej, infrastruktury

6 Straty powodziowe wyrażone w mld dolarów w poszczególnych dekadach na świecie:

7 Straty powodziowe W Polsce rok mln zł, rok mln zł, rok mln zł, rok mln zł, rok mln zł, rok mln zł, rok mln zł..

8 Raport Komisji Europejskiej Według raportu : koszty związane z powodziami mogą wzrosnąć do 2050 r. pięciokrotnie największy wpływ na koszty powodzi ma czynnik społeczno - gospodarczy (wzrost zainwestowania na terenach zagrożonych powodzią)

9 Metody ochrony przed powodzią: Strategia A. Trzymać powódź z daleka od ludzi Strategia B. Trzymać ludzi z daleka od powodzi Strategia C. Nauczyć się żyć z powodzią.

10 Tereny zagrożone obecnie intensywnie zagospodarowane wymagają coraz skuteczniejszej ochrony Programy rozwoju gospodarczego i użytkowania terenu powinny być dostosowanie do potencjalnego zagrożenia powodziowego: wyznaczanie stref zagrożenia planowanie i gospodarka w przestrzenna musi uwzględniać ograniczenia w użytkowaniu i zabudowie terenów zalewowych

11 Metody zapobiegania powodziom

12 Środki ochrony przed powodzią Środki organizacyjno-administracyjne: administracyjne: działania Komitetów Przeciwpowodziowych, Centrum Antykryzysowego System Monitoringu i Osłony Kraju przepisy prawne (Prawo Wodne, Miejscowe Plany Zagospodarowania Terenu itp.) edukacja ludności terenów zagrożonych Środki ekonomiczne: ubezpieczenia ulgi podatkowe, dopłaty bezpośrednie dla rolników kary pieniężne za nieprzestrzeganie przepisów Środki techniczne

13 Jako priorytetowe rozwiązania ochrony przed powodzią uznaje się obecnie działania wpływające na wzrost retencji w zlewni: renaturyzacja rzek i dolin budowa polderów, suchych zbiorników oraz obiektów małej retencji retencyjne przysposobienie zlewni Istniejące obiekty wymagają racjonalnej modernizacji w celu poprawy ich funkcjonowania

14 Środki techniczne, rodzaje działalności i główne ich cele zwiększanie retencji terenowej -zatrzymywanie wód opadowych w terenie poprzez racjonalną gospodarkę rolną i leśną, tworzenie sztucznych zbiorników retencyjnych - magazynowanie płynących wód (dodatkowe wymierne korzyści), ochrona terenów zalewowych o znaczącej wartości gospodarczej (tereny zurbanizowane i o wysokiej kulturze rolnej) przed zalaniem lub podtopieniem przez wody powodziowe, ochrona koryta rzeki, obiektów komunikacyjnych i budowli inżynierskich przed szkodliwym działaniem wód wezbrania powodziowego.

15 Środki ochrony przed powodzią Środki techniczne Środki ochrony czynnej Środki ochrony biernej Zmniejszają wysokość fali wezbraniowej i redukują wielkość przepływów: Poldery z zamknięciami Suche zbiorniki z zamknięciami Wielozadaniowe zbiorniki retencyjne Obiekty małej retencji Retencyjne przysposobienie zlewni Wpływają na bezpieczne odprowadzenie wód wielkich: Wały przeciwpowodziowe Regulacja rzek Kanały ulgi Poldery i suche zbiorniki bez zamknięć

16 Środki techniczne ochrony czynnej Zbiorniki zalewowe - poldery Poldery sterowane - zalewane w przypadku niebezpieczeństwa przerwania wałów Poldery przepływowe - zalewane w czasie każdego wezbrania

17 Środki techniczne ochrony czynnej Poldery przepływowe - zalewane w czasie każdego wezbrania

18 Środki techniczne ochrony czynnej Poldery sterowane - zalewane w przypadku niebezpieczeństwa przerwania wałów

19 Środki techniczne ochrony czynnej Poldery Poldery w dolinie Odry po stronie niemieckiej w lipcu 1997 roku Polder we Wrocławiu w lipcu 1997 roku

20 Środki techniczne ochrony czynnej Suche zbiorniki

21 Środki techniczne ochrony czynnej Wielozadaniowe zbiorniki retencyjne Widok zbiornika wodnego w Czorsztynie Redukcja fali wezbraniowej w lipcu 1997 roku

22 Środki techniczne ochrony czynnej Retencyjne przysposobienie zlewni zalesienia, zmiana struktury i rozmieszczenia lasów poprawa struktury upraw orka wzdłuż warstwic poprawa struktury gleb odtwarzanie mokradeł budowa zbiorników dla wód opadowych na terenach zurbanizowanych, odprowadzanie wód opadowych do gruntu, tworzenie tzw. zielonych dachów

23 Środki techniczne ochrony biernej Regulacja rzek Zwiększenie przepustowości koryta rzeki Widok w planie koryta rzeki meandrującej Likwidacja miejsc zatorogennych Koryto rzeki roztokowej Koryto rzeki meandrującej Przekrój poprzeczny koryta

24 Środki techniczne ochrony biernej Kanały ulgi Kanał ulgi w Opolu

25 Środki techniczne ochrony biernej Wały przeciwpowodziowe Wały przeciwpowodziowe - budowle ziemne, które ograniczają zasięg zalania terenów nadrzecznych płaskich o dużej powierzchni, gdy poziom wezbrania jest znacznie wyższy od brzegów głównego koryta rzeki

26 Wały przeciwpowodziowe chroniące np. nisko położone osiedla w dolinie rzecznej, gdzie wybudowane wały ochraniają znajdujące się blisko zakola rzeki nizinnej osiedle przed okresowo powtarzającymi się zalewami Obwałowanie lokalne na zakolu rzeki: 1-rzeka, 2-wały przeciwpowodziowe, 3-zabudowania, 4-drogi

27 Wały przeciwpowodziowe Schemat obwałowań doliny rzecznej: 1-rzeka, 2-wał otwarty, 3-wał zamknięty, 4-wały poprzeczne (działowe), 5-przepusty

28 Wały przeciwpowodziowe Spiętrzenie wody w międzywalu: 1 - zawale, 2 - miedzywale, 3-wały

29 Wały przeciwpowodziowe Schemat ideowy przekroju poprzecznego wału przeciwpowodziowego: a) przekrój poprzeczny z głównymi elementami; b) wariant skarpy odpowietrznej z ławą; c) plan; 1-skarpa odwodna, 2-skarpa odpowietrzna, 3-korona wału, 4-ekran szczelny, 5-rdzeń szczelny, 6- uszczelnienie podłoża, 7-drenaż, 8-rów odwadniający, 9-ława, 10-krzywa depresji w przypadku wału jednorodnego (bez uszczelnień).

30 Klasy budowli hydrotechnicznych

31 Projektowanie wału przeciwpowodziowego w przekroju poprzecznym 1:n 1 nachylenie skarpy odwodnej, 1:n 2 nachylenie skarpy odpowietrznej, h stan wody obliczeniowej, h bezpieczne wzniesienie korony wału

32 Ustalenie maksymalnych rzędnych Rzędna zwierciadła wody dla Q m :? m npm. Rzędna korony wału = rzędna zwierciadła wody dla Q m + a

33 Dobór wymiarów wału przeciwpowodziowego w przekroju poprzecznym Wymiary przyjmujemy zgodnie z wytycznymi przedstawionymi w Vademecum ochrony przeciwpowodziowej, rozdział 9.3.1

34 Wały przeciwpowodziowe Zalety: stosunkowo prosta konstrukcja i niskie koszty wykonania (?) bezpośrednia skuteczność (?) łatwość włączenia do kompleksu urządzeń wodno gospodarczych Wady: utrudniona regulacja stosunków wodnych na obszarze doliny odciętym wałami, zwężenie koryta wód wielkich, podniesienie poziomu wody, wzrost prędkości, erozja koryta głównego, przy zarośniętym międzywalu: akumulacja rumowiska unoszonego, zmniejszenie powierzchni przekroju, zmniejszenie przepustowości międzywala, odcięta retencja dolinowa: wzrost prędkości przemieszczania się fali wezbraniowej, wzrost zagrożenia dla niżej leżących terenów, odcięcie siedlisk dolinowych od rzeki: zanikanie mokradeł, zarastanie starorzeczy i oczek wodnych, zmiana użytkowania doliny poza wałami: użytki zielone, grunty orne, urbanizacja doliny, wzbudzanie fałszywego poczucia bezpieczeństwa.

35

36 Stan techniczny wałów przeciwpowodziowych: do I klasy -6%, do klasy II 30%, do III klasy 25%, do IV klasy 36%, do pozaklasowych 3%.

37

38 Sposoby modernizacji wałów przeciwpowodziowych: 1) zmiana wymiarów lub kształtu istniejącego korpusu (podwyższenie lub poszerzenie z jednoczesnym dogęszczeniem gruntu), 2) wprowadzenie nowych elementów do korpusu lub podłoża (uszczelnienie, drenaż, umocnienie skarp), 3) wymiana istniejących elementów wału lub podłoża niespełniających swojej roli (drenaż, umocnienie skarp, wymiana gruntu).

39 Sposoby modernizacji wałów przeciwpowodziowych: 1) zmiana wymiarów lub kształtu istniejącego korpusu przez jego podwyższenie a) workami z piaskiem, b) ścianka pojedynczą, c) ścianką podwójną: 1 workizpiaskiem,2 pale,3-deski, 4 -uszczelnienie (glina), 5 -drut łączący 4 -uszczelnienie (glina), 5 -drut łączący pale

40 Sposoby modernizacji wałów przeciwpowodziowych: Wzmocnienie skarpy odpowietrznej poprzez dociążenie: a) workami z piaskiem, b) piaskiem iżwirem, 1 osuwającysięgrunt,2 pale,3-drut, 4 worki z piaskiem, 5 piasek, żwir, 6 deski. Zabezpieczenie skarpy odwodnej przed działaniem płynącej kry: 1 wiązka faszyny przybita palikami

41 Przykłady przebudowy wałów przeciwpowodziowych Wisły w okolicach Płocka: 1 wał istniejący, 2 dobudowana część korpusu, 3-droga na ławie, 4 filtr pasmowy na włókninie. 1 wał istniejący, 2 dobudowana część korpusu, 3-droga na ławie, 4 drenaż rurowy owinietywłókniną filtracyjną.

42 Nowoczesne metody modernizacji wałów przeciwpowodziowych: 1) pale piaskowe, 2) wąska ścianka szczelinowa (WIPS), 3) przesłona cementogruntowaw w technologii DSM (Deep Soil Mixing), 4) przesłona jet grouting, 5) kolumny cementowo-wapienne. wapienne.

43 Nowoczesne metody modernizacji wałów przeciwpowodziowych: Wykonanie przeciwfiltracyjnejwąskiej wąskiej ścianki szczelinowej (WIPS) a) schemat postępu robót, b) rzut poziomy wykonanej ścianki

44 Nowoczesne metody modernizacji wałów przeciwpowodziowych: Wykonanie przeciwfiltracyjnejwąskiej wąskiej ścianki szczelinowej (WIPS)

45 Nowoczesne metody modernizacji wałów przeciwpowodziowych: Wykonanie przesłony przeciwfiltracyjnejw w technologii DSM wet