Powódź Bieruń

Bezpieczne wały przeciwpowodziowe

Wysoki przepływ wód powodziowych utrzymuje się zwykle przez 3–4 dni. Przez ten okres woda nie powinna przefiltrować przez wał. Jeśli jednak wysoki poziom wody utrzymuje się przez dłuższy czas, wzrasta niebezpieczeństwo naruszenia stabilności konstrukcji wału. Ponieważ powodzie w naszym kraju występują coraz częściej, niezbędna jest modernizacja istniejących wałów przeciwpowodziowych.

Rozwiązania stosowane w nowoczesnych technologiach modernizacji wałów przeciwpowodziowych są następujące:

  • budowa nowych wałów z gruntów gwarantujących lepsze parametry stabilności skarp

  • wbudowanie w istniejący wał i jego podłoże warstwy gruntu o mniejszej wodoprzepuszczalności (rozwiązanie kosztowne, związane z przebudową wałów o dużej wrażliwości na osiadanie)

  • zastosowanie geosyntetycznych mat bentonitowych (łatwy montaż, wysokie zmechanizowanie robót i stosunkowo niskie koszty budowy)

  • alternatywne zastosowanie geomembran PE-HD (są szczelne, ale sprawiają problemy techniczne związane z koniecznością starannego łączenia poszczególnych pasm i sprawdzania szczelności połączeń, poza tym muszą być układane w określonych warunkach pogodowych)

Uszczelnienie korpusu wału przez ułożenie mat bentonitowych na odwodnej skarpie i w podłożu w bezpośrednim sąsiedztwie wałów powoduje: znaczne wydłużenie czasu filtracji wody w podłożu wałów, zabezpieczenie korpusu wału przed rozwojem procesów deformacji wywoływanych infiltracją wód.
Ponadto wbudowanie warstwy uszczelniającej nie narusza równowagi panującej między korpusem wału a podłożem, a nawet zwiększa stateczność korpusu przez ograniczenie filtracji wody przez wał. Konstrukcja ta nie wykazuje też wrażliwości na osiadanie korpusu wału.

Uproszczona technologia wykonania renowacji konstrukcji wału

Kolejność robót budowlano-montażowych polegających na renowacji wału pokazano na rys. 1. Roboty te polegają na: mechanicznym zdjęciu wierzchniej warstwy gruntu z odwodnej powierzchni wału – grubość warstwy: jeden metr, mechanicznym rozwinięciu maty bentonitowej z rolki i wbudowaniu na podłożu gruntu rodzimego wału (po zdjęciu warstwy wierzchniej), nasypaniu i wyrównaniu zdjętej uprzednio warstwy gruntu.

Rys. 1. Kolejność robót modernizacyjnych wału przeciwpowodziowego z zastosowaniem uszczelniającej maty bentonitowej

Rys. 2. Przekrój przez zmodernizowany wał przeciwpowodziowy

Ta ostatnia faza zabudowy i zagęszczania warstwy gruntu ma na celu zabezpieczenie mat bentonitowych i stworzenie odpowiedniego docisku. Na rys. 2 pokazano zmodernizowany wał po renowacji. Główne czynniki fizyczno-klimatyczne powodujące uszkodzenia wałów to: zalewanie wodne ponad stany alarmowe, silne oddziaływanie fal prądu rzecznego i przecieki infiltracyjne wody. Stosowane dawniej zabezpieczenia przed tymi zagrożeniami były następujące (rys. 3–5):

  • podwyższenie korpusu wału (budowa naziemna)

  • nadbudowa betonowa

  • wbudowanie w środku wału szczelnych ścianek

  • wbudowanie maty uszczelniającej na poboczu skarpy odwodnej

Silne oddziaływanie fal i prądu rzecznego niszczy warstwę ochronną wału i prowadzi zwykle do rozwoju procesu erozji odwodnej skarpy wału. Rozwiązaniem tego problemu może być jedynie wzmocnienie skarp wału przez ułożenie na nich warstwy zabezpieczającej, np. wzmocnionej warstwy geotekstylnej (rys. 2, 3–5).

Przesiąkanie wody na skarpie odwietrznej wału na skutek infiltracji wody przez korpus może prowadzić do rozwoju procesu deformacji filtracyjnej gruntu budowlanego, powodującego zmniejszenie stabilności wału (sufozja). Zasadniczy problem stanowi jednak czas trwania powodziowych stanów wód. Jeżeli czas ten jest krótszy od prędkości filtracji wody przez korpus wału do momentu osiągnięcia stanu krytycznego na jego zewnętrznym stoku, nie stanowi to zagrożenia powstania wysięków na odpowietrznej skarpie wału.

Zagrożenie takie istnieje zawsze, kiedy powodziowe stany wód utrzymują się przez dłuższy okres, tzn. powyżej czterech dni. Rozwiązaniem tego problemu może być: zabezpieczenie zewnętrznej skarpy wału przed erozją i zwiększenie stabilności przez wzmocnienie szczelności systemu drenażowego (warstwa żwiru lub kamieni, geotekstylia i rów drenażowy – rys. 3), uszczelnienie korpusu i podłoża wału przez zabudowanie szczelnej ścianki w przekroju podłużnym korpusu i w podłożu (rys. 4) (przy czym poważnymi wadami tego rozwiązania są duże koszty związane z przebudową oraz duża wrażliwość na osiadanie w przypadku starych wałów) lub uszczelnienie podłoża wału i stoku odwodnego matami bentonitowymi, wydłużenie drogi filtracji wody przez ułożenie na stoku wału i w jego podłożu warstwy mat bentonitowych (rys. 5).

Rys. 3–5. Wariantowe rozwiązania konstrukcyjno-technologiczne zwiększania szczelnościi stabilności wałów przeciwpowodziowych: narzutem kamiennym i geotkaniną (3), szczelną ścianką (4), matami bentonitowymi (5)

Przy zastosowaniu rozwiązania pokazanego na rys. 2 nie zostaje naruszona równowaga panująca między korpusem wału i podłożem, a nawet zwiększona zostaje stateczność korpusu przez ograniczenie filtracji wody przez wał. Ponadto konstrukcja ta nie wykazuje wrażliwości na osiadanie korpusu wału ani nie występuje konieczność transportu dużej ilości materiału budowlanego.

Obliczenia hydrotechniczne czasu filtracji wody przez korpus wału
Założenia techniczne do obliczeń, oparte na schematach hydrograficznych (rys. 6, 7), są następujące:
- szerokość korony wału – B = 4,0 m
- nachylenie stoku (skarp) – 1:2
- wysokość korony wału – 3,0 m
- poziom wody – H = 2,5 m
- szerokość stopy wału – b = 16,0 m
- głębokość podłoża przepuszczającego wodę – T = 3,0 m
- współczynnik filtracji (wodoprzepuszczalności) – kf = 10–4 m/s (przez korpus wału)

Rys. 6. Schemat hydrograficzny obliczania czasu filtracji wody przez
nieuszczelniony wał ziemny


W celu ustalenia czasu filtracji wody stosuje się metodę krzywej filtracji, ponieważ nie jest ona skomplikowana, a jej znaczenie z punktu widzenia fizyki jest zrozumiałe. Metoda ta jest graficznym rozwiązaniem modelu matematycznego (równanie Laplace’a). Do stosowania w praktyce jest wystarczająco dokładna pod warunkiem precyzyjnego wytyczenia krzywych filtracji wody. Wyjaśnienia dotyczące metody obliczeń (rys. 6, 7):
a – długość pola – linia przepływu wody
b – długość pola – linia ekwipotencjalna
n – liczba pól

 Rys. 7. Schemat hydrograficzny obliczania czasu filtracji wody przez uszczelniony wał ziemny.


Materiał przygotowany na podstawie informacji zawartych na stronie www.izolacje.com.pl

Nowoczesne sposoby zabezpieczeń powodziowych: www.geotex.com.pl/ofirmie/o3.html

http://geosiatka.blogspot.com/2010/06/way-przeciwpowodziowe-skuteczny-sposob.html

Zdjęcia

Kolejność robót modernizacyjnych wału przeciwpowodziowego z zastosowaniem uszczelniającej maty bentonitowejPrzekrój przez zmodernizowany wał przeciwpowodziowyWariantowe rozwiązania konstrukcyjno-technologiczne zwiększania szczelnościi stabilności wałów przeciwpowodziowych: narzutem kamiennym i geotkaninąWariantowe rozwiązania konstrukcyjno-technologiczne zwiększania szczelnościi stabilności wałów przeciwpowodziowych: szczelną ścianką (4)Wariantowe rozwiązania konstrukcyjno-technologiczne zwiększania szczelnościi stabilności wałów przeciwpowodziowych: matami bentonitowymi (5) Schemat hydrograficzny obliczania czasu filtracji wody przez  nieuszczelniony wał ziemnySchemat hydrograficzny obliczania czasu filtracji wody przez uszczelniony wał ziemny.

Podziękowania

Podziękowanie

18 styczeń 2011
Serdecznie dziękuję za stworzenie strony internetowej na temat naszego miasta. Dzięki temu, że jest tak dobrze zbudowana można się wiele dowiedzieć. Wcześnie o wielu rzeczach nie wiedziałem. Cieszę się bardzo, że strona powstała i polecam ją wśród znajomych.
Henryk z Bierunia.

Sonda

Gdyby zaistniała konieczność wysiedlenia mieszkańców w związku z budową polderu zalewowego w Bieruniu (Bijasowicach), czy opuściłbyś miejsce zamieszkania w zamian za:

Biuletyn

Facebook