Spis treści: 1. Podstawa, cel i zakres opracowania... 2 2. Lokalizacja obiektu... 2 3. Charakterystyka ogólna oraz podstawowe dane techniczne obiektu... 3 a) Rzędna bezpiecznego wzniesienia korony wału... 3 b) Podstawowe dane techniczne obwałowania... 4 c) Główne i towarzyszące budowle wałowe... 5 d) Drogi technologiczne... 5 e) Inne... 5 4. Dokumentacja geotechniczna... 6 5. Filtracja... 6 a) Gradienty kontrolne... 6 b) Filtracja nieustalona wg wzoru Thiema... 7 c) Obliczanie czasu ustalenia się przepływu filtracyjnego wg Erba... 8 d) Obliczenie filtracji dla walu bez drenażu z przesłoną przeciwfiltracyjną w podłożu... 8 e) Natężenie przepływu jednostkowego przez korpus wału... 9 f) Natężenie przepływu jednostkowego przez podłoże wału... 10 g) Stateczność obwałowania... 10 6. Wnioski i zalecenia... 11 ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 1
1. Podstawa, cel i zakres opracowania Niniejsze opracowanie sporządzono w celu określenia stanu technicznego prawego wału przeciwpowodziowego rzeki Wisły w km ewidencyjnym 15+550 16+650 w miejscowości Dąbrówka Morska, w gminie Szczurowa, w powiecie brzeskim. Stanowi ono część składową dokumentacji projektowej pn.: Usuwanie szkód powodziowych na prawym wale rzeki Wisła w km 15+550-16+650 m. Dąbrówka Morska gm. Szczurowa pow. brzeski. i posłuży jako podstawa do przyjęcia rozwiązań projektowych. 2. Lokalizacja obiektu Przedmiotowy wał przeciwpowodziowy rzeki Wisły zlokalizowany jest w miejscowości Dąbrówka Morska, w gminie Szczurowa, w północnej części powiatu brzeskiego, w województwie małopolskim, na skraju Kotliny Sandomierskiej. Odległość istniejącego wału od koryta rzeki Wisły wynosi ok. 30-40m. Długość remontowanego wału wynosi 1.1km, a jego wysokość jest zróżnicowana i wynosi po stronie międzywala 4.0 4.5m, natomiast po stronie zawala 3.5-4.0m. Nachylenie skarp waha się w granicach 1:1.7 1:2.2. Powierzchnia istniejącego wału przeciwpowodziowego wynosi ok. 2.5ha. Początek opracowania tj. km ewid. 15+550 (km. lokalny 0+000) znajduje się na rampie wałowej stanowiącej połączenie prawego wału przeciwpowodziowego rzeki Wisły z lewym wałem przeciwpowodziowym rzeki Gróbki. Korona wału na całej długości omawianego odcinka jest utwardzona i porośnięta trawą. W km ewid. wału ok 15+750 zlokalizowana jest rampa przejazdowa, od której na zawalu, wzdłuż dalszego odcinka wału znajduje się droga asfaltowa. W wąskim międzywalu dominują liczne zakrzaczenia wraz z lokalnie występującymi drzewami oraz wysoką roślinnością trawiastą. Zlokalizowana jest tu również utwardzona droga przywałowa, która zanika w km ewid. wału ok. 16+420 (km. lokalny 0+870). W stanie istniejącym teren zawala wykorzystywany jest jako teren rolniczy, część stanowią nieużytki, występują tu również zabudowania mieszkalne miejscowości Dąbrówka Morska. Podczas wizji w terenie zaobserwowano obecność worków z piaskiem po stronie odpowietrznej wału, które są dowodem na niedostateczną szczelność korpusu wału na wysokie stany wód rzeki Wisły. ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 2
3. Charakterystyka ogólna oraz podstawowe dane techniczne obiektu a) Rzędna bezpiecznego wzniesienia korony wału Zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 20 kwietnia 2007r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne i ich usytuowanie (Dz. U. 2007, nr 86 poz. 579) przedmiotowy wał posiada II klasę budowli. Stanem charakterystycznym dla w/w klasy jest stan o prawdopodobieństwie występowania p=1% (przepływ miarodajny Q m ) oraz stan o prawdopodobieństwie występowania p=0.3% (przepływ kontrolny Q k ). Zgodnie z ustaleniami z Inwestorem, do wyznaczenia bezpiecznego wzniesienia korony obwałowania, przyjęto obliczenia wody miarodajnej z opracowania IMGW Ocena stanu technicznego i stanu bezpieczeństwa wałów przeciwpowodziowych. Zgodnie z w/w Rozporządzeniem, rzędna bezpiecznego wzniesienia korony obwałowania powinna wynosić 1.0m powyżej rzędnej stanu o prawdopodobieństwie p=1%. Zgodnie z powyższym, w oparciu o opracowanie IMGW wyznaczono w/w rzędne na początku i końcu opracowania, tj.: km ewid. 15+550 (km lokalny 0+000) Istn. rzędna korony wału 183.74 m n.p.m. Q m = 182.81 m n.p.m. Bezpieczne wzniesienie korony wału 183.81 m n.p.m. km ewid. 16+650 (km lokalny 1+100) Istn. rzędna korony wału 184.06 m n.p.m. Q m = 183.01 m n.p.m. Bezpieczne wzniesienie korony wału 184.01 m n.p.m. W związku z powyższym stwierdzić można, iż omawiany wał przeciwpowodziowy spełnia wymogi odnośnie wymaganej wysokości wzniesienia. Należy jedynie przewidzieć wyrównanie korony, poprzez likwidację ubytków i odcinkowych zapadlisk. Poniżej przedstawiono rzędne korony obwałowania po jej wyrównaniu (w poszczególnych przekrojach), oraz porównano je do wymaganych rzędnych bezpiecznego wzniesienia (interpolacja danych przyjętych z opracowania IMGW). ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 3
L.p. Km wału EKSPERTYZA GEOTECHNICZNA H1 Rzędna wyrównanej korony H2 Rzędna zwierciadła Qm (Q1%) H3 Rzędna wymaganego wzniesienia korony wału (Qm + 1,0m) Różnica wysokości H3 H1 (m) 1 0+016 183,80 182,81 183,81-0,01 2 0+052,5 183,85 182,82 183,82 0,03 3 0+099 183,91 182,83 183,83 0,08 4 0+151 183,96 182,84 183,84 0,12 5 0+197 183,97 182,85 183,85 0,12 6 0+262 183,98 182,86 183,86 0,12 7 0+315 184,00 182,87 183,87 0,13 8 0+366 184,01 182,88 183,88 0,13 9 0+405 184,02 182,88 183,88 0,14 10 0+459 184,04 182,89 183,89 0,15 11 0+508 184,06 182,90 183,90 0,16 12 0+565 184,09 182,91 183,91 0,18 13 0+618 184,11 182,92 183,92 0,19 14 0+677 184,13 182,93 183,93 0,20 15 0+725 184,16 182,94 183,94 0,22 16 0+750 184,17 182,95 183,95 0,22 17 0+780,5 184,18 182,95 183,95 0,23 18 0+830 184,16 182,96 183,96 0,20 19 0+880 184,14 182,97 183,97 0,17 20 0+930 184,12 182,98 183,98 0,14 21 0+982 184,11 182,99 183,99 0,12 22 1+010 184,10 182,99 183,99 0,11 23 1+051 184,08 183,00 184,00 0,08 24 1+070 184,07 183,00 184,00 0,07 b) Podstawowe dane techniczne obwałowania Przekrój poprzeczny wału jest w kształcie zbliżonym do trapezu i posiada następujące parametry geometryczne: L.p. Km wału Szerokość Nachylenie skarpy Nachylenie skarpy korony (m) odwodnej (1:n) odpowietrznej (1:n) 1 0+016 4,1 2,1 1,8 2 0+052,5 3,2 2,0 1,8 3 0+099 2,9 1,9 1,9 4 0+151 2,8 2,3 1,8 5 0+197 2,8 2,3-6 0+262 2,8 2,4 1,9 7 0+315 2,9 2,0 1,8 8 0+366 3,1 2,1 1,7 9 0+405 3,1 2,0 2,0 10 0+459 2,8 2,1 2,2 ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 4
11 0+508 2,8 1,9 2,2 12 0+565 2,8 2,1 2,1 13 0+618 2,9 2,1 2,2 14 0+677 2,8 2,1 2,1 15 0+725 2,6 2,0 1,9 16 0+750 2,9 1,9 2,0 17 0+780,5 2,6 2,0 2,1 18 0+830 2,6 2,1 2,2 19 0+880 2,7 2,2 2,1 20 0+930 2,9 1,9 2,1 21 0+982 3,2 2,2 2,1 22 1+010 2,9 2,0 2,1 23 1+051 3,1 2,1 2,2 24 1+070 2,9 2,0 2,2 - szerokość korony wału wynosi od 2,6 do 4,1 m średnio 2,9 m; - nachylenie skarpy odpowietrznej zawarte w przedziale od 1:1,7 do 1:2,2 średnio 1:1,9; - nachylenie skarpy odwodnej zawarte w przedziale od 1:1,9 do 1:2,4 średnio 1:2,1 c) Główne i towarzyszące budowle wałowe Na przedmiotowym odcinku obwałowania nie zinwentaryzowano żadnych budowli wałowych. Istniejący przejazd wałowy jest w dobrym stanie technicznym wymaga jedynie utwardzenia. d) Drogi technologiczne Dojazd do wału zapewniony jest drogami publicznymi. Wzdłuż wału po stronie zawala, zlokalizowana jest droga asfaltowa (w części w zarządzie Dróg Powiatowych w Brzesku), natomiast po stronie międzywala zlokalizowana jest droga utwardzona, stanowiąca dojazd do pól dla okolicznych mieszkańców, która zanika w km wału 16+420. e) Inne Podczas inwentaryzacji zaobserwowano liczne zadrzewienia i zakrzaczenia po stronie odwodnej obwałowania. ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 5
4. Dokumentacja geotechniczna W ramach opracowania przedmiotowej dokumentacji wykonano badania podłoża gruntowego i korpusu obwałowania w czterech przekrojach geotechnicznych. Wodę gruntową nawiercono na głębokości: L.p. Km przekroju Głębokość zw. wody na zawalu (nawiercona/ ustalona) Głębokość zw. wody na międzywalu (nawiercona ustalona) 1 0+052,5 2,8 / 2,5 2,6 / 2,4 2 0+451,0 2,1 / 2,0 2,5 / 2,2 3 0+769,5 2,8 / 2,7 2,5 / 2,2 4 1+059,0 3,1 / 2,9 2,8 / 2,6 Wykazano, iż korpus wału zbudowany jest z materiałów jednorodnych, spoistych z pyłów i glin pylastych, których konsystencja przechodzi od półzwartej (korona wału) do twardoplastycznej i plastycznej (podstawa wału). Wskaźnik zagęszczenia korpusu wału spełnia wymagania dla II klasy obwałowania wynosi I S = 0.96 do 0.97. Grunty w korpusie wału stanowią dobrą barierę przeciwfiltracyjną przy wysokich stanach wód rzeki Wisły. Podłoże wału zbudowane jest z gruntów spoistych i sypkich - gliny pylaste (I L = 0.32-0.36), pyły, piaski średnie i grube (I D = 0.48-0.54) oraz piaski grube ze żwirem (I D = 0.72-0.76). Występujące w podłożu piaski są zawodnione, a miąższość warstwy izolacyjnej od powierzchni terenu może zanikać, co powodować może lokalne przebicia wody powodziowej z międzywala. Piaski do głębokości 6.0m nie zostały przewiercone. W podłożu gruntowym nie nawiercono gruntów słabonośnych. Współczynnik filtracji piasków wynosi 2,5 x 10-2 7,5 x 10-2 wynika z tego, iż doskonale przewodzą one wodę. 5. Filtracja a) Gradienty kontrolne Gradient kontrolny dopuszczalny dla II klasy obwałowania dla korpusu wału Jk zawiera się w granicach 0.55 0.65 (do obliczeń przyjęto wartość 0.65), natomiast gradient kontrolny dla podłoża Jp zawiera się w granicach 0.25-0.33 (do obliczeń przyjęto wartość 0.33). Obliczenia gradientów przedstawiono w tabeli poniżej: ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 6
L.p. Numer przekroju Kilometraż H1 Lrz m L0 0.4H T=0.5L 1 P1 0+052,5 4,18 19,72 2,0 11,36 1,672 9,86 2 P2 0+451,0 4,19 20,92 2,1 12,12 1,676 10,46 3 P3 0+769,5 4,22 20,00 2,0 11,56 1,688 10,00 4 P4 1+059,0 4,49 21,31 2,0 12,33 1,796 10,65 L.p. 0.88T L0+0.4H L+0.88T Jk=H/(L0+0.4H) Jp=H/(L+0.88T) 1.2Jk 1.2Jp 1 8,68 13,03 28,40 0,15 0,15 0,18 0,18 2 9,20 13,79 30,12 0,14 0,14 0,17 0,17 3 8,80 13,25 28,80 0,15 0,15 0,18 0,18 4 9,38 14,13 30,68 0,15 0,15 0,18 0,18 Średnia 0,17 0,17 Gradienty kontrolne zarówno dla korpusu jak i dla podłoża są mniejsze od przyjętych granicznych. b) Filtracja nieustalona wg wzoru Thiema L.p. Numer przekroju Kilometraż H1 [m] Lrz [m] n L1 [m] k [m/s] np T [s] T [h] T [d] 1 P1 0+052,5 4,18 19,72 0,26 19,18 0,00008 0,10 37217 10,3 0,4 2 P2 0+451,0 4,19 20,92 0,24 20,41 0,00008 0,09 38332 10,6 0,4 3 P3 0+769,5 4,22 20,00 0,22 19,53 0,00008 0,08 29406 8,2 0,3 4 P4 1+059,0 4,49 21,31 0,22 20,81 0,00008 0,08 32322 9,0 0,4 T czas po którym przesiąki osiągną spód skarpy n porowatość gruntu np objętość porów wypełnionych powietrzem Lrz długość podstawy korpusu wału L1 zastępcza długość podstawy korpusu wału k współczynnik filtracji Czas trwania fali powodziowej wynosi około 10-14 dni. We wszystkich rozpatrywanych przypadkach czas przesiąkania wody przez podłoże i korpus wału jest zbyt krótki (poniżej 1 dnia). ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 7
Wiąże się to z niebezpieczeństwem utraty stateczności obwałowania oraz wystąpieniem lokalnych przebić wody przez wał. c) Obliczanie czasu ustalenia się przepływu filtracyjnego wg Erba Numer przekroju Kilometraż H1 [m] Lrz [m] n L1 [m] k [m/s] np T [s] T [h] T [d] P1 0+052,5 4,18 19,72 0,26 19,18 0,00008 0,10 111651 31,0 1,3 P2 0+451,0 4,19 20,92 0,24 20,41 0,00008 0,09 114995 31,9 1,3 P3 0+769,5 4,22 20,00 0,22 19,53 0,00008 0,08 88217 24,5 1,0 P4 1+059,0 4,49 21,31 0,22 20,81 0,00008 0,08 96966 26,9 1,1 T czas po którym przesiąki osiągną spód skarpy n porowatość gruntu np objętość porów wypełnionych powietrzem Lrz długość podstawy korpusu wału L1 zastępcza długość podstawy korpusu wału k współczynnik filtracji d) Obliczenie filtracji dla walu bez drenażu z przesłoną przeciwfiltracyjną w podłożu Obliczenia przeprowadzono dla odpowiednio przyjętych długości przesłon: 6m, 8m, 10m i 12m. Do dalszych obliczeń przyjęto wzór Erba, w którym do długości drogi filtracji dodano długość drogi wynikającej z zastosowania przesłony. Numer Kilometraż przekroju H1 np L0 Lp1 Lp2 Lp3 Lp4 P1 0+052,5 4,18 0,10 11,4 29,4 35,4 41,4 47,4 P2 0+451,0 4,19 0,09 12,1 30,1 36,1 42,1 48,1 P3 0+769,5 4,22 0,08 11,6 29,6 35,6 41,6 47,6 P4 1+059,0 4,49 0,08 12,3 30,3 36,3 42,3 48,3 Lp1 całkowita długość drogi filtracji dla przesłony 6m Lp2 całkowita długość drogi filtracji dla przesłony 8m Lp3 całkowita długość drogi filtracji dla przesłony 10m Lp4 całkowita długość drogi filtracji dla przesłony 12m ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 8
PRZESŁONA 6 m 8 m 10 m 12 m Numer przekroju Kilometraż T1 [d] T2 [d] T3 [d] T4 [d] P1 0+052,5 9 13 17 23 P2 0+451,0 8 12 16 21 P3 0+769,5 7 10 13 17 P4 1+059,0 7 10 13 17 Założono, iż czas trwania fali powodziowej wynosi 10-14 dni. Przy zastosowaniu przesłony 8m czas trwania przesiąków zostanie dostatecznie wydłużony, a względy ekonomiczne zostaną zachowane. e) Natężenie przepływu jednostkowego przez korpus wału gdzie: k k - współczynnik filtracji w korpusie wału H - głębokość wody przy stopie wału m nachylenie skarpy odwodnej H 2 q k =k k L 0 + L 2 ( mh ) 2 0 1 β = ------------------------- 2+1/m L.p. H m β L0 d Lo Lo = L0 + d Lo q P1 4,18 2,00 0,40 11,36 1,67 13 0,7 P2 4,19 2,10 0,40 12,12 1,69 14 0,8 P3 4,22 2,00 0,40 11,56 1,69 13 5,7 P4 4,49 2,00 0,40 12,33 1,80 14 4,2 W związku z powyższym widać, iż jedynie w jednym przekroju (P3) przepływ jednostkowy przez korpus wału jest nieznacznie większy od dopuszczalnego tj. od 5 m 3 /d/m. ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 9
f) Natężenie przepływu jednostkowego przez podłoże wału Do obliczeń wykorzystano wzór: gdzie: k p - współczynnik filtracji gruntu w podłożu H - maksymalna głębokość wody przy stopie wału T- miąższość przepuszczalnego podłoża L- szerokość stopy wału α współczynnik zależny od stosunku L:T L/T 20 15 10 5 4 3 2 1 α 1,15 1,16 1,17 1,18 1,23 1,3 1,44 1,87 L.p. H T L L/T α q p P1 4,18 6,00 19,1 3,18 1,3 0 P2 4,19 6,00 18,3 3,05 1,3 15,8 P3 4,22 6,00 17,5 2,92 1,3 12,3 P4 4,49 6,00 18,8 3,13 1,3 11,6 W związku z powyższym widać, iż jedynie w przekroju P1 przepływ jednostkowy przez podłoże jest mniejszy od dopuszczalnego tj. od 10 m 3 /d/m. Należy założyć, iż wał na całej długości wymaga uszczelnienia. g) Stateczność obwałowania Stateczność prawego wału rzeki Wisły w km ewidencyjnym 15+550-16+650 w miejscowości Dąbrówka Morska wyznaczono w czterech przekrojach w km 0+052.5, 0+451.0, 0+769.5 i 1+059.0 zgodnie z wykonaną dokumentacją geotechniczną. Obliczenia przeprowadzono w programie GEO5 posługując się pięcioma metodami. Wyniki przedstawiono poniżej: Numer przekroju Kilometraż Współczynnik Fs wg danej metody Fellenius/Petterson Bishop Spencer Janbu Morgenstern-Price P1 0+052,5 2,36 2,50 2,49 2,55 2,49 P2 0+451,0 2,55 2,74 2,74 2,76 2,76 P3 0+769,5 2,61 2,81 2,63 2,92 2,84 P4 1+059,0 2,31 2,17 2,32 2,75 2,32 ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 10
osiadanie stateczność inne filtracja zagęszcze nie gruntu parametry skarp odwodnych i odpwietrznyc h wysokość wałów EKSPERTYZA GEOTECHNICZNA Zgodnie z otrzymanymi wynikami według wszystkich metod stateczność obwałowania spełnia wymagania w każdym przekroju, gdyż otrzymane wartości współczynników Fs są większe od współczynnika bezpieczeństwa wynoszącego 1,50. 6. Wnioski i zalecenia Elementy obwałowania Stan obwałowania przeciwpowodziowego w zależności od stanu poszczególnych jego elementów stan mogący stan techniczny dobry stan zagrażający zagrażać niezagrażający bezpieczeństwu bezpieczeństwu bezpieczeństwu Rzędna istniejącej korony spełnia wymagania bezpiecznego wzniesienia ponad poziom wody miarodajnej wymaga tylko wyrównania oraz uzupełnienia lokalnych ubytków 1.Korpus wału Skarpy odwodne i odpowietrzne wału w większości spełniają warunek min. nachylenia 1:2,0 Zagęszczenie korpusu wału jest wystarczające i wynosi średnio I S = 0,96-0,97 W podłożu wału występują piaski, w większości nawodnione, doskonale przewodzące wodę, co może skutkować lokalnymi przebiciami wody na zawale; czas przesiąków wynosi około 1 dzień stateczność obwałowania spełnia wymagania Nie zaobserwowano osiadania terenu ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 11
Elementy obwałowania 2.Podłoże wału 3.Budowle towarzyszące 4.Międzywale, zawale i obszar chroniony Stan obwałowania przeciwpowodziowego w zależności od stanu poszczególnych jego elementów stan mogący stan techniczny dobry stan zagrażający zagrażać niezagrażający bezpieczeństwu bezpieczeństwu bezpieczeństwu Lokalnie zaobserwowano przecieki przez podłoże wału Dojazd do wału drogami publicznymi jest wystarczający - Rzeka w odległości ok. 50-100m od stopy wału - Zadrzewienia i zakrzaczenia na międzywalu, wysokie trawy STWIERDZONA KATEGORIA STANU TECHNICZNEGO I BEZPIECZEŃSTWA 1 stan zagrożenia bezpieczeństwa 2 stan mogący zagrażać bezpieczeństwu 3 stan techniczny dobry, niezagrażający bezpieczeństwu Zalecenia: Utrzymanie prawego wału rzeki Wisły w km 15+550-16+650 w miejscowości Dąbrówka Morska we właściwym stanie technicznym bezpieczeństwa wymagać będzie: 1. Wykonania projektu remontu wału obejmującego: wyrównanie korony obwałowania (likwidacja ubytków i odcinkowych zapadlisk) wraz z jej utwardzeniem zaleca się zachowanie istniejącej szerokości korony (3.0m) oraz istniejących nachyleń skarp: odwodnej (1:2) i odpowietrznej (1:2); wykonanie przesłony przeciwfiltracyjnej w stopie obwałowania na całej długości przedmiotowego wału na głębokości średniej około 8.0m; w ramach doszczelnienia korpusu obwałowania zaleca się zastosowanie bentomaty na skarpie odwodnej. ATEiRI mkm PERFEKT sp. z o.o. str. 12