Żeby coś powiedzieć o katastrofach hydrotechnicznych powinniśmy wiedzieć co jest w centrum uwagi tej katastrofy, czyli jaka budowla lub miejsce zostaje uszkodzona lub zniszczona. Głównie chodzi o zapory wodne, zbiorniki wodne i tamy.
Więc co to jest zapora, zbiornik i tama? Zapora wodna to też inaczej tama – bariera przegradzająca dolinę rzeki w celu spiętrzenia wody, zwykle betonowa lub żelbetowa. Zapora wodna może być postawiona dla różnych celów:
- ochrona przeciwpowodziowa
- rezerwuar i pozyskanie wody
- walory rekreacyjne
Zbiornik wodny – zagłębienie terenu wypełnione wodą stojącą. Już z geografii wiemy, że takim zbiornikiem może być jezioro oraz sztuczny zbiornik wodny.
Moim tematem są katastrofy hydrotechniczne, ale jaka jest definicja katastrofy hydrotechnicznej. Brzmi ona tak:
- KATASTROFA HYDROTECHNICZNA to zawalenie się lub przemieszczenie części zapory lub jej podłoża, w wyniku którego budowla nie może piętrzyć wody. Na ogół wiąże się to ze znacznie zwiększonym odpływem, stwarzającym zagrożenia dla życia ludzi i ich mienia w dolinie rzeki poniżej zapory.
Przyczyny awarii i katastrof budowli tworzących zbiorniki wodne
Wyłączając działania wojenne oraz zjawiska sejsmiczne, ogólnie jako podstawowe przyczyny awarii i katastrof budowli piętrzących możemy określić:
- błędy posadowienia przy niekorzystnych lub źle rozpoznanych warunkach geologicznych lub geotechnicznych,
- przelanie się wody przez koronę budowli piętrzącej,
- niewłaściwa konstrukcja korpusu budowli,
- nieodpowiednie urządzenia upustowe.
Dla betonowych budowli piętrzących główną przyczyną katastrof są problemy posadowienia. Do najczęściej spotykanych przyczyn należą: sufozja podłoża oraz jego zbyt mała wytrzymałość na ścinanie.
Wśród ziemnych (nasypowych i narzutowych) budowli piętrzących najczęstszą przyczyną katastrof jest przelanie się wody przez koronę budowli, następnie rozmycie korpusu i w mniejszym stopniu rozmycie podłoża.
Na podstawie sporządzonej analizy katastrof budowli piętrzących, jakie dotychczas miały miejsce na świecie, w tym w Polsce, można określić, że z błędami posadowienia związane były:
- błędy projektowe wynikające z braków wiedzy inżynierskiej,
- zbagatelizowanie oznak zagrożenia,
- niedostateczne rozpoznanie geologii podłoża,
- błędy wykonawstwa oraz niedostateczny nadzór.
Przy przelaniu się wody przez koronę budowli piętrzącej czynnikami sprzyjającymi katastrofom były:
- zbyt mała zdolność przepustowa budowli,
- błędy lub zaniedbania eksploatacji obiektu.
Przy katastrofach wynikających z niewłaściwej konstrukcji korpusu budowli, mimo różnorakiego przebiegu katastrof, łączy je jedna cecha, a mianowicie brak odporności na oddziaływanie spiętrzonej wody.
W budowlach kamiennych i betonowych były to zarówno błędy projektu, jak i wykonawstwa, skutkujące naruszeniem stateczności tych budowli, przy czym dużą rolę odegrała siła wyporu. W budowlach ziemnych przyczyną były przecieki wzdłuż uprzywilejowanych dróg filtracji, które doprowadzały do przebicia hydraulicznego korpusu zapory. W tej kategorii przyczyn wymienić należy także braki uszczelnień budowli przy jednoczesnym ograniczeniu sprawności drenaży.
W odniesieniu do katastrof wynikających z nieodpowiednich urządzeń upustowych stwierdza się:
- przelewy bez zamknięć są najbezpieczniejszym rozwiązaniem, nie gwarantują jednak bezpieczeństwa w przypadku zaniżenia obliczeniowego przepływu wezbraniowego,
- konieczne jest przeprowadzanie okresowych przeglądów budowli upustowych, ich zamknięć oraz mechanizmów,
- konieczne jest posiadanie instrukcji obsługi i utrzymania upustów wraz ich zamknięciami i mechanizmami oraz terminami zabiegów konserwacyjnych
Kontrola techniczna i ocena stanu budowli piętrzących
Obserwacje i pomiary stosowane przy technicznej kontroli pracy budowli piętrzących powinny obejmować zjawiska opisujące zachowanie się budowli i jej podłoża oraz zewnętrzne czynniki oddziałujące na obiekt. Te główne czynniki zewnętrzne to: poziomy wód górnej i dolnej, ciśnienia (wypór) wody oraz temperatura. Elementy opisujące zachowanie się budowli pod wpływem czynników zewnętrznych to odkształcenia i przemieszczenia oraz przebieg filtracji wody (poziomy lub ciśnienia oraz gradienty, prędkości i wydatki filtracyjne). W szczególnych przypadkach może zaistnieć wiele dodatkowych czynników zewnętrznych, których wpływ może mieć istotne znaczenie dla bezpieczeństwa budowli, np. wpływ robót strzałowych, osuwiska w rejonie budowli lub zbiornika itp.
Do podstawowych działań diagnostycznych prowadzonych w celu oceny stanu technicznego budowli piętrzących zaliczyć należy:
- pomiary przemieszczeń kontrolnych punktów reprezentujących badany obiekt w stosunku do przyjętego układu odniesienia ,
- pomiary i obserwacje filtracji,
- obserwacje i kontrola urządzeń upustowych.
Co się wiąże z katastrofami hydrotechnicznymi?
z katastrofami hydrotechnicznymi wiążą się wszelakiego rodzaju powodzie. Przez pojęcie powodzi rozumiemy przejściowe zatopienie znacznych obszarów lądu, które może być spowodowane obfitymi opadami deszczu lub intensywnym topnieniem śniegu, spływem kry i tworzeniem się zatorów lodowych. Zagrożenie katastrofalnymi zatopieniami występuje również w przypadku awarii lub uszkodzenia urządzeń hydrotechnicznych (tam, zbiorników i zapór wodnych). Na obszarze naszego kraju znajduje się kilkaset różnorodnych zbiorników wodnych. Największe z nich to Solina, Włocławek, Otmuchów, Jeziorsko, Rożno i Goczałkowskie. Zapory o największej wysokości spiętrzenia wody to: Solina, Pilchowice, Rożno i Tresna. Oprócz sztucznych zbiorników wodnych istnieje szereg zbiorników naturalnych, które w czasie niesprzyjających warunków atmosferycznych stwarzają również zagrożenie powodziowe.
Wielkość powodzi określa się w 3-stopniowej skali:
- małe - o zasięgu lokalnym,
- średnie - o zasięgu regionalnym, nie mają wpływu na funkcjonowanie państwa,
- duże - o zasięgu krajowym, mają charakter klęski żywiołowej, zakłócają normalne funkcjonowanie państwa lub jego dużej części, istnieje wtedy konieczność pomocy międzynarodowej.
Zasady postępowania w przypadku wystąpienie zagrożeń
Powódź:
W przypadku ostrzeżenia o zagrożeniu powodziowym:
- przenieś wartościowe rzeczy na górne kondygnacje budynku;
- jeśli możesz - odeślij dzieci i osoby starsze w bezpieczne miejsce, np. do rodziny, znajomych;
- ustal sposoby kontaktowania się z rodziną;
- jeśli dysponujesz radiotelefonem to zapewnij sobie akumulatory do jego zasilania, sprawdź łączność ze Sztabem Ratownictwa Sieci Ratunkowej;
- naucz najbliższych członków rodziny jak odłączać źródła energii, gazu i wody;
- usuń środki, które mogłyby stać się źródłem skażenia - pestycydy i wszystkie chemikalia, z piwnic, garaży i zabudowań gospodarczych;
- zgromadź w domu niezbędną ilość nie psującej się żywności oraz wody pitnej;
- przenieś na górne kondygnacje miejsca sypialne;
- przez cały czas słuchaj podawanych przez radio komunikatów o zagrożeniu i sposobach postępowania;
- zapewnij sobie odpowiednią ilość źródeł światła - latarki, świece, zapasowe baterie do radia i latarek;
- zapewnij wszystkim domownikom odpowiednią odzież i obuwie;
- jeżeli masz sprzęt pływający (pontony, łodzie), utrzymaj go w sprawności i używaj go wyłącznie podczas zagrożenia życia - prąd wody może porwać sprzęt wraz z osobami
- wyprowadź lub wywieź żywy inwentarz w bezpieczne miejsce, wskazane przez gminny komitet przeciwpowodziowy;
- zapewnij zwierzętom paszę na co najmniej dwie, trzy doby;
- poznaj drogi ewakuacyjne i zapoznaj z nimi swoich najbliższych sąsiadów;
- podczas powodzi dostosuj się do poleceń osób prowadzących akcję ratunkową.
- wyłącz odbiorniki energii (prąd, gaz) i wodę;
- zamknij mieszkanie.
Katastrofa w Kluczach
Opis projektu
Głębokość stawu wynosiła 2,1 metra. Zniszczona grobla posadowiona na piaskach drobnych składała się z dwóch elementów (rys. 1) :
nasypu ziemnego o wysokości około 1 m (piaski drobne);
koryta przelewowego na koronie nasypu odprowadzającego oczyszczone ścieki do Białej Przemszy; koryto było mieszanej konstrukcji, z betonu i muru ceglanego.
Skarpa odwodna nasypu pokryta została płytami chodnikowymi, zaś od strony odpowietrznej nie usytuowano żadnego drenażu.
Przebieg katastrofy
Staw został napełniony w grudniu 1976 r. w momencie, kiedy odpowietrzna część korpusu grobli nie została w pełni ukończona. W efekcie droga filtracji została poważnie skrócona w stosunku do przewidzianej projektem (rys. 2). W dniu 12 stycznia 1977 r. o godzinie 10:00, w czasie krótkotrwałej odwilży, nastąpiło przerwanie grobli na długości ok. 50 m. Nasyp grobli został rozmyty, a konstrukcja posadowionego na nim przelewu zawaliła się (rys. 3).
Przyczyny katastrofy
Bezpośrednia przyczyną zniszczenia było rozmycie nasypu grobli przez intensywną filtrację pod betonowo-ceglaną konstrukcją przelewu. Należy przy tym wymienić następujące czynniki ułatwiające filtrację i sprzyjające rozmyciu nasypu:
- brak urządzeń przeciwfiltracyjnych (płyty chodnikowe nie stanowiły uszczelnienia, zaś w podłożu nie umieszczono ścianki szczelnej);
- brak drenażu od strony odpowietrznej;
- dodatkowe skrócenie drogi filtracji na skutek niedokończenia odpowietrznej części skarpy;
- posadowienie koryta przelewowego na nasypie, co przy nierównomiernym jego osiadaniu mogło spowodować powstanie szpar między nasypem a betonem;
- brak skutecznych uszczelnień pomiędzy poszczególnymi sekcjami koryta; zastosowane uszczelnienie szczelin dylatacyjnych za pomocą kitu nie mogło być skuteczne w przypadku nierównomiernego osiadania.
