Problemy zagrożenia

Funkcjonowanie dróg w sąsiedztwie obiektów gospodarki wodnej wymaga zarówno od projektantów, inwestorów, wykonawców, jak też zarządców infrastruktury, uwzględnienia szeregu ograniczeń, głównie wynikających z przepisów prawa budowlanego, prawa wodnego, prawa ochrony środowiska, które są uszczegółowione w szeregu rozporządzeniach. Dodatkowym utrudnieniem jest powoływanie się opiniodawców procesu inwestycyjnego do zaleceń, niezapisanych wytycznych lub też przepisów nieaktualnych już rozporządzeń, które nawiązują do zasad dobrej praktyki, jednak nie posiadają mocy prawnej. Najwięcej problemów stwarzają formalnoprawne zapisy związane z zagrożeniami zarówno o charakterze naturalnym, jak również katastrofami technicznymi. Przepisy te bywają niejednoznaczne.

Wskutek tego niejasne sformułowania prawne, które intuicyjnie są zrozumiałe, niestety rozmywają się w przekładaniu ich na prostą, techniczną logikę. Poniżej przedstawiamy dwa przykłady oceny wpływu wybranych zjawisk na inwestycje liniowe, które dr Bernard Twaróg z Instytutu Inżynierii i Gospodarki Wodnej Politechniki Krakowskiej, prezentował podczas III Ogólnopolskiej Konferencji Naukowo-Technicznej „Odwodnienie dróg i ulic a ekologia – prawo, projektowanie, wykonawstwo” (Zakopane, 29 września – 1 października br.).

Problem zagrożenia autostrady A1

Ekstremalne zjawiska hydrologiczne są jednymi z najbardziej niszczących naturalnych zagrożeń środowiska. Są one dotkliwe w stratach zarówno społecznych, jak i ekonomicznych. Poprawne oceny skali zagrożeń oraz prawdopodobieństwa pojawienia się zdarzeń o charakterze niszczącym i ryzyka powstania strat powodziowych o określonej wielkości, są szansą zmniejszenia szkód powodziowych. Współczesne metody obliczeń i analiz obiektów potencjalnie zagrożonych lub też eksploatowanych w bezpośrednim sąsiedztwie obszarów zagrożonych, pozwalają projektować je tak by bezpiecznie, efektywnie i racjonalnie spełniały swoje zadania. Jednym z przykładów jest lokalizacja inwestycji drogowych w sąsiedztwie obiektów piętrzących lub też odprowadzających wody powodziowe.

Przy projektowaniu dróg odpowiedniej klasy w strefie oddziaływania urządzeń piętrzących wody, należy przewidzieć zabezpieczenie drogi przed skutkami ich awarii. Prezentowany przykład dotyczy analiz wykonanych dla autostrady A1, której sąsiedztwo obwałowań Wisły nałożyło na inwestora obowiązek sprawdzenia warunków bezpiecznego wzniesienia niwelety nawierzchni drogi. Obowiązek ten wynika z zapisów między innymi:

• rozporządzenia Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogi publiczne i ich usytuowanie (Dz.U. 1999 Nr 43, poz. 430), „Dział VI. Warunki techniczne dotyczące bezpieczeństwa z uwagi na możliwość wystąpienia pożaru lub innego miejscowego zagrożenia” – §156: przy projektowaniu drogi klasy A lub S, w strefie oddziaływania urządzeń piętrzących wodę, należy przewidzieć zabezpieczenie tej drogi przed skutkami awarii urządzeń piętrzących zaliczonych do jednej z czterech klas ważności, określonych w przepisach w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane gospodarki wodnej i ich usytuowanie
• rozporządzenia Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać obiekty budowlane gospodarki wodnej i ich usytuowanie (Dz.U. Nr 86 poz. 579 z dnia 16 maja 2007 r.), na podstawie art. 7 ust. 2 pkt 2 ustawy z 7 lipca 1994 r. - Prawo budowlane (Dz.U. z 2006 r. Nr 156, poz. 1118 i Nr 170, poz. 1217); Dział I. Przepisy ogólne, Rozdział 2. Klasy budowli hydrotechnicznych - §24.1. Dla każdej budowli piętrzącej określa się wielkość przepływu nienaruszalnego i dozwolonego poniżej budowli. 2. Dla budowli piętrzącej o wysokości piętrzenia przekraczającej 2,0 [m] lub tworzącej pojemność większą niż 0,2 [mln m3] wody określa się przebieg i zasięg fali wezbraniowej wywołanej zniszczeniem lub uszkodzeniem tej budowli.

Przypadek analizy wykonanej dla autostrady A1 jest tym bardziej złożony, iż nie mamy do czynienia ze zdarzeniem post factum, a jedynie z przypuszczeniem i próbą prognozy przebiegu, ewolucji zagrożenia, czego celem jest zabezpieczenie się przed jego niekorzystnym wpływem. Ze względu na fakt, że nie znamy potencjalnego miejsca przerwania wału przeciwpowodziowego, uzyskanie odpowiedzi na postawione pytanie jest możliwe po przeprowadzeniu szeregu symulacji dla różnych, założonych „punktów” przerwania wału przeciwpowodziowego. Przyjęcie kilku punktów gwarantuje, że przeprowadzona analiza zagrożenia staje się obiektywna, więc nie jest istotne, w którym miejscu przerwanie wału się wydarzy.

Krótka charakterystyka analizowanego odcinka

Autostrada A1 przecina Wisłę pomiędzy km 828+000 oraz 829+000, około 2 km powyżej Grudziądza. Analizowany odcinek autostrady Nowe Marzy-Czerniewice znajduje się pomiędzy km 99+800 oraz 89+200. Znajdują się na nim dwa węzły:

• Nowe Marzy w km 89+200 do 90+300,
• Grudziądz w km 97+200 do 97+700.

Dane o charakterze hydrologicznym zostały udostępnione przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej Oddział Morski w Gdyni jako opracowanie pt. „Przepływy maksymalne roczne wraz z odpowiadającymi im rzędnymi zwierciadła wody o prawdopodobieństwie wystąpienia: 0.3%, 0.5%, 1%, 10%, 50% dla przekroju Wisły w Grudziądzu”.

Założenia do wykonania symulacji

W prezentowanym przykładzie wykonanie analizy zostało przeprowadzone z wykorzystaniem wielowymiarowego modelu rozpływu fali powodziowej z zastosowaniem metody skończonych objętości. Analizy zostały wykonane osobno dla lewej i prawej strony zawala. Dla celów analizy założono lokalizację przekrojów kontrolnych biegnących wzdłuż odcinka autostrady. Na obszarze lewym założono 4 przypadki (lokalizacje) przerwania wału. Dla każdego z przypadków przeprowadzono symulację pozwalającą ocenić wartości głębokości w czasie na obszarze lewego zawala. Zebranie informacji ze wszystkich przypadków i określenie na ich podstawie maksymalnych wartości rzędnej zwierciadła wody w pobliżu lokalizowanej inwestycji, pozwala określić ekstremalne wartości rzędnej zwierciadła wody, jakie wystąpiłyby w przypadku przerwania wału przeciwpowodziowego po stronie lewej. Analogicznie postąpiono dla zawala prawego. Na obszarze prawym założono 3 przypadki (lokalizacje) przerwania wału. Dla każdego z przypadków przeprowadzono symulację pozwalającą ocenić wartości głębokości w czasie na obszarze prawego zawala. Zebranie informacji ze wszystkich przypadków i określenie na ich podstawie maksymalnych wartości rzędnej zwierciadła wody w pobliżu lokalizowanej inwestycji, pozwala określić ekstremalne wartości rzędnej zwierciadła wody, jakie wystąpiłyby w przypadku przerwania wału przeciwpowodziowego po stronie prawej.

W określaniu maksymalnych rzędnych zwierciadła wody uwzględniono obliczenia z dokładnością wynikającą z TBDNMT. Przyjęto następujące założenia:

• rzędne zwierciadła wody w międzywalu ustalone wg danych udostępnionych przez IMGW (tabela 1),
• wielkości wyrwy we wszystkich analizowanych przypadkach określone jako równe 30 [m],
• pominięcie modelu opisującego proces powstawania wyrwy w wale przeciwpowodziowym, ponieważ założenie o natychmiastowym rozmyciu pozwala posługiwać się określeniem pesymistycznych scenariuszy, uzasadnionych w tym opracowaniu,

uwzględnienie w rozwiązywanych obszarach obiektów umożliwiających przepływ wód powodziowych:

• most, rzeka Mątawa, MA-89, L=60 [m], km 91+656.75
• most na Kanale Głównym, MA-93, L=110 [m], km 96+658.20,
• przepust na Młynówce, 2x2.5 [m], km 98+310.00,
• projektowana estakada, km 94+331 do km 94+612,
• projektowana estakada, km 95+826 do km 95+987.

Tweet