Povodne a bezpečnosť vodných stavieb

Rok 2010 ostáva v našej pamäti zapísaný ako rok povodní. Nemajú na tom podiel len médiá, ktoré im venovali obrovskú pozornosť a sprostredkovali širokej verejnosti informácie z postihnutých oblastí vrátane dramatických i tragických osudov. Príčinami, výskytom a priebehom povodní sa zaoberali tímy odborníkov z vedeckovýskumných organizácií, akademickej pôdy a vodohospodárskej praxe, ktorí svoje poznatky a skúsenosti, ale aj výsledky výskumu prezentovali a diskutovali o nich na workshopoch, seminároch a konferenciách s medzinárodnou účasťou.

Výsledky týchto stretnutí preukázali, že povodne v roku 2010 sa svojím extrémnym časovým a priestorovým rozsahom dajú porovnať s doteraz najväčšími historicky zdokumentovanými povodňami v Európe, napríklad z roku 1813. Ich hlavnou príčinou boli extrémne, dlhotrvajúce, plošne rozsiahle zrážky, ktoré mali za následok vysokú nasýtenosť povodí, vyčerpanie retenčnej schopnosti krajiny s následnou tvorbou extrémneho odtoku a extrémne častý výskyt povodňových udalostí v krátkom čase za sebou. Vedecké štúdie súčasne potvrdili, že schopnosť krajiny zadržať vodu v čase intenzívnych zrážok spravidla neprekračuje 10 % ich objemu a pri extrémnych zrážkach, akými bol poznamenaný rok 2010, je táto schopnosť výrazne nižšia.

Zároveň sa preukázalo, že prevádzkované vodohospodárske zariadenia a vodné stavby – priehrady, nádrže, poldre, ochranné hrádze a prečerpávacie stanice výraznou mierou regulovali, ochránili a znížili negatívne účinky povodní na obyvateľstvo a krajinu. V našom článku sa budeme zaoberať najmä bezpečnosťou vodných stavieb a ich schopnosťou odolať aj takým extrémnym zaťaženiam, aké povodne spôsobujú.

Vodné stavby majú rôzne účely – od ochrany pred povodňami cez zavlažovanie a vodárenské využitie po výrobu elektrickej energie, nadlepšovanie prietokov až po rekreáciu. Pri plánovaní a príprave ich výstavby sa berie do úvahy aj možné riziko, ktoré ich existencia a prípadná havária môžu spôsobiť. Pri veľkých vodných stavbách, ako sú Liptovská Mara a Oravská priehrada, ktorých havária by priamo spôsobila straty na životoch tisícov obyvateľov a ich ekonomické dôsledky by sa dotkli celého štátu, by mala byť ich bezpečnosť zaručená za akýchkoľvek (hoci aj málo pravdepodobných) podmienok. Za samozrejmosť sa považuje, že najmä priehrady, ochranné hrádze a poldre slúžia na ochranu pred povodňami a sú dimenzované na maximálne možné povodňové zaťaženie. Skúsenosti ukazujú, že z rôznych dôvodov to tak nemusí vždy byť. Zároveň platí, že zlá ochrana pred povodňami je horšia ako žiadna ochrana, ktorá v obyvateľstve nevytvára falošný pocit bezpečia, a najmä škody počas prírodnej povodne sú menšie, ak sa územie zaplaví postupne, ako pri náhlom zaplavení počas pretrhnutia hrádze.

Za bezpečnosť každej vodnej stavby zodpovedá jej vlastník (v prípade majetku štátu správca), dozor nad ním zabezpečujú orgány štátnej vodnej správy a technicko-bezpečnostný dohľad vykonávajú osoby odborne spôsobilé, v prípade najvýznamnejších vodných stavieb aj nezávislá štátna organizácia poverená výkonom dohľadu.

Niekoľko desaťročí, počas ktorých nedo­šlo na našom území a ani v relevantnom okolí k žiadnej väčšej havárii priehrady alebo hate, môže pôsobiť na laickú verejnosť upokojujúco – a nielen na ňu. Pritom prevádzkovatelia vodných stavieb, ktorí sú každodenne vystavení ekonomickému tlaku pre minimalizovanie prevádzkových nákladov, napokon často musia riešiť iba tie najnevyhnutnejšie problémy: to, čo hrozí teraz, okamžite. To spôsobuje, že sa včas nevenuje dostatočná pozornosť možným závažným a systémovým poruchám a ich prevencii. Snažíme sa poukázať na to, prečo sa treba zaoberať bezpečnosťou vodnej stavby počas povodní periodicky a komplexne, hoci sa tým zaoberal už projektant v etape prípravy vodnej stavby a hoci má stavba platný (periodicky aktualizovaný) manipulačný poriadok a povodňový plán.
–>–>
Povodne a bezpečnosť stavieb počas výstavby
V etape projektovej prípravy sa projektant zaoberá aj otázkou zabezpečenia ochrany pred povodňami počas budovania vodnej stavby. Tu sa kalkuluje s nákladmi na ochranu rozostavanej stavby pred povodňami a možné škody, najmä vzhľadom na pravdepodobnosť dosiahnutia povodňových prietokov – naprojektované a zrealizované protipovodňové náklady sú isté, zatiaľ čo možné povodňové škody sú iba pravdepodobné. Čiže neplatí, že 1 euro nákladov vynaložených na ochranu sa rovná 1 euru možných škôd na rozostavanej stavbe, ale 1 euro nákladov vynaložených na ochranu je väčšie ako 1 euro možných škôd na rozostavanej stavbe, násobené pravdepodobnosťou výskytu povodňových prietokov. Ak si do toho stavebník ešte zakalkuluje to, že proti povodňovým škodám počas výstavby sa môže pomerne výhodne poistiť (keďže takéto poistenie býva zvyčajne iba malou súčasťou oveľa väčšieho balíka poistenia), tak sa nemožno čudovať, keď v súčasnosti je všeobecná prax, že pri výstavbe akýchkoľvek objektov v toku sa počas výstavby kratšej ako jeden rok počíta v projekte s ochranou proti jednoročným až dvojročným (iba výnimočne s päťročným) prietokom. Toto sa netýka len vodných stavieb, ale všetkých stavieb v toku a inundácií všeobecne (vrátane cestných stavieb, akými sú mosty, ale aj kontaktu cestných, respektíve diaľničných násypov s ochrannými hrádzami tokov a podobne). Práve v prípade stavieb, ktoré v dôsledku nedostatočnej ochrany pred povodňami už počas výstavby môžu vzduť alebo zadržať vodu a potom ju náhle uvoľniť, prípadne takto vzdutou vodou spôsobiť preliatie a poškodenie iných vodných stavieb, treba zabezpečovať odborný technicko-bezpečnostný dohľad v súlade s platnými zákonmi a realizovať všetky jeho odporúčania.

Samostatnou témou je výstavba malých vodných stavieb, poldrov a prehrádzok, ktoré sa budujú často svojpomocne a neodborne, v rámci aktivačných prác, bez potrebných povolení, geologického prieskumu a projektovej prípravy. Samozrejme, zámer zabezpečiť ochranu obcí pred povodňami, zvýšiť retenčnú schopnosť krajiny, a tým znížiť povodňové prietoky v tokoch je pozitívny, problém nastáva pri realizácii týchto stavieb, ich údržbe a ďalšej prevádzke. Zákon o vodách sa tu porušuje už tým, že tieto stavby nie sú riadne zakategorizované, nie je na nich zabezpečený výkon dohľadu odborne spôsobilou osobou, preto sa stávajú časovanou náložou, ktorá pôvodne dobrý úmysel môže zmeniť na tragédiu. Nehovoriac o tom, že v prípade realizácie takýchto stavieb v zosuvných územiach v oblasti flyšov sa môžu aktivovať zosuvy s katastrofálnymi následkami nielen na tokoch.

Povodne a bezpečnosť vodných stavieb v trvalej prevádzke
Technicko-bezpečnostný dohľad a ochrana pred povodňami sú dve činnosti, ktoré sa v rámci prevencie úzko prelínajú. Osobitne pri ochranných hrádzach, ale aj pri ostatných stavbách vybudovaných na tokoch je chybou ostatných rokov, že sa tieto činnosti čoraz viac oddeľujú. Argumentom za takéto umelé oddeľovanie je, že technicko-bezpečnostný dohľad sa venuje „iba prevencii“, kým ochrana pred povodňami je „iba operatívne riadenie počas povodňových prietokov“. Ďalšími mylnými argumentmi sú konštatovania, že technicko-bezpečnostný dohľad sa venuje iba samotným priehradám a ochranným hrádzam a ochrana pred povodňami sa venuje aj korytám, inundáciám a povodiu všeobecne. Skutočnosť je však taká, že pri ochranných hrádzach sa technicko-bezpečnostný dohľad síce venuje bezpečnosti ochrannej hrádze vo všeobecnosti, no v rámci toho treba zaistiť jej bezpečnosť aj proti preliatiu návrhovými povodňovými prietokmi, a tie nemožno stanoviť bez dostatočne presných hydrologických podkladov a bez znalosti stavu koryta a inundačného územia. Vyhláška o technicko-bezpečnostnom dohľade dáva hlavným zamestnancom dohľadu pomerne široký priestor, aby určili, ktoré podklady môžu od vlastníka vodnej stavby vyžadovať pri zhodnocovaní bezpečnosti vodnej stavby. Aj keď včasné informácie o povodňovom zaťažení vodných stavieb sú pre zamestnancov dohľadu dôležité, aby sa napríklad niektoré druhy meraní a obhliadok stihli zrealizovať ešte počas kulminácie povodňových prietokov, niektorí prevádzkovatelia vodných stavieb na Slovensku majú k tomu výhrady. Pritom väčšina ochranných hrádzí býva vodou zaťažená iba počas povodňových prietokov, a teda najmä v tomto čase majú zmysel merania a pozorovania hladín podzemných a priesakových vôd, prípadne špeciálne geofyzikálne merania. Tu je na mieste zobrať si príklad z praxe v zahraničí – napríklad v Českej republike sa počas ostatných desiatich rokov rozšíril technicko-bezpečnostný dohľad o problematiku systematického prehodnocovania bezpečnosti vodných stavieb práve počas povodňových prietokov.

Potreba periodického komplexného aktualizovania údajov
Z hľadiska bezpečnosti vodných stavieb treba do výkonu technicko-bezpečnostného dohľadu nad stavbami na tokoch zaviesť aj posudzovanie ich bezpečnosti počas povodňových prietokov na základe pravidelnej aktualizácie a spresňovania najmä hydrologických podkladov, údajov o sadaní telies hrádzí, údajov o inundáciách a koryte tokov.

Väčšina našich najväčších vodných stavieb bola naprojektovaná a zrealizovaná v 60. až 80. rokoch minulého storočia. Od ich naprojektovania a vybudovania prešlo niekoľko desaťročí, počas ktorých nastali zmeny klímy, korýt, nádrží, inundácií a často aj zmeny v stave vodných stavieb. Je úplne samozrejmé, že pôvodné hydrologické údaje sú dnes už zmenené, keďže hydrológovia a hydrometeorológovia majú na štatistické spracovanie k dispozícii o asi 50 rokov dlhšie časové rady, o zvýšení presnosti získavania údajov na základe zväčšenia počtu ich staníc na našom území ani nehovoriac. Pritom sú podľa odborníkov za posledné desaťročia badateľné zmeny trendov, a najmä zväčšovanie extrémov. Tiež sú nezanedbateľné také faktory ako v prípade Liptovskej Mary zmena lokálnej mikroklímy v dôsledku prevádzky vodnej nádrže alebo zmena odtokovo-vsakovacích pomerov v povodí v dôsledku zmien využívania krajiny (odlesňovanie, urbanizácia, zmena lesohospodárskeho a poľnohospodárskeho využívania pôdy, meliorácie, závlahy a podobne). Preto si aj SHMÚ vyhradzuje právo zmeniť návrhové hydrologické podklady minimálne raz za 5 rokov.

Samostatnou kapitolou je trieda presnosti stanovených hydrologických podkladov, ktorá je osobitne pri malých údoliach naozaj len orientačná (spravidla trieda IV s presnosťou ±40 %). Na druhej strane sa aktualizujú hydrologické podklady pre konkrétne toky a ich profily zvyčajne po prechode extrémnych povodňových prietokov. Prax je taká, že SHMÚ o zmene údajov informuje správcu toku a ponúkne mu aktualizované údaje za úhradu. Správca toku má možnosť následne si aktualizované údaje zakúpiť a na ich základe aktualizovať manipulačný poriadok vodnej stavby alebo v prípade ochranných hrádzí aktualizovať povodňový plán. Pritom SHMÚ ponúka, že na základe dopytov je schopný aktualizovať údaje aj častejšie, a dokonca v prípade dostatku finančných prostriedkov verifikovať údaje aj zložitejším modelovaním, ktoré nemožno zabezpečiť za ceny stanovené pre viac-menej štatisticky aktualizované údaje. Z toho vyplýva, že je nevyhnutné doriešiť financovanie periodickej aktualizácie a spresňovania hydrologických podkladov alebo zaistiť, aby správca povodí a vodohospodársky významných tokov mal pre túto oblasť zabezpečený dostatok prostriedkov.

Okrem periodickej aktualizácie hydrologických podkladov sa musí zabezpečiť periodic­ká aktualizácia údajov o stave korýt, nádrží a inundácie. Dochádza nielen k zanášaniu korýt, ale často po väčších povodňových prietokoch aj k zmene polohy a tvaru samotného koryta, a najmä k zarastaniu inundácií vegetáciou (prípadne k zmene lesohospodárskeho využívania inundácie). Tým sa mení prietočný profil povodňových prietokov, drsnosti v rámci profilu a v prípade nádrží aj kapacity zásobných a retenčných objemov. Podľa aktuálnych údajov o koryte, nádržiach a inundácii v periodických intervaloch na základe zmeny hydrologických podkladov treba prehodnocovať nielen úroveň návrhových povodňových hladín, ale aj objem a čas trvania povodňových prietokov.

Po získaní uvedených aktuálnych údajov je nevyhnutné spolu s aktualizovanými údajmi o vodnej stavbe (napríklad aktualizované údaje o výškových deformáciách koruny zemnej hrádze a v prípade priehrad aj na základe aktualizovaných údajov o konštrukčných prvkoch, ako sú výškové deformácie tesniaceho prvku, kapacita priepustov, odberov a výpustov) posúdiť jej bezpečnosť počas povodňových prietokov – veľkosť bezpečnostného prevýšenia koruny hrádze (alt. tesniaceho prvku), kapacitu výpustov a priepustov a takisto spôsob manipulovania počas povodňových prietokov.

Citlivým problémom je prehodnocovanie bezpečnosti ochranných hrádzí na hraničných tokoch, kde je prostredníctvom Komisie hraničných vôd potrebná spolupráca zahraničných partnerov. Samostatnou oblasťou problémov je aj odhaľovanie chýb v pôvodných projektoch, keď sa často pri menších vodných stavbách nerealizovalo dostatočné modelovanie prevádzania povodňových prietokov a chybne sa stanovila kapacita priepustov a výpustov. Opačným problémom môže byť situácia, keď na vodnej stavbe možno bezpečne previesť povodňové prietoky, no koryto pod vodnou stavbou už nemá dostatočné parametre na ich ďalšie odvedenie (to je napríklad problémom koryta toku Slatina pod priehradou Hriňová).

Na tomto mieste je nevyhnutné konštatovať, že by bolo neobjektívne a nespravodlivé k Slovenskému vodohospodárskemu podniku, š. p., ktorý spravuje väčšinu zakategorizovaných vodných stavieb v Slovenskej republike, ak by sme neuviedli, že ich najzásadnejším problémom pri zaistení bezpečnosti vodných stavieb nie sú nedostatky technického, personálneho alebo legislatívneho charakteru, ale nedostatok finančných prostriedkov potrebných na prevádzku, údržbu a dohľad nad vodnými stavbami a s tým súvisiacej ochrany proti povodniam.

Záver
Snažili sme sa poukázať na potrebu komplexného, interdisciplinárneho periodického posudzovania bezpečnosti vodných stavieb počas povodňových prietokov, ktoré by malo byť súčasťou technicko-bezpečnostného dohľadu nad vodnými stavbami. Takéto prehodnocovanie si vyžaduje hydrologické podklady aktualizované alebo aspoň spresnené v pravidelných intervaloch (nielen veľkosť návrhových povodňových prietokov, ale aj objem povodňovej vlny, rýchlosť jej vzostupu a poklesu), aktualizované údaje o disponibilnom zásobnom objeme nádrží, tokov a inundácií (vrátane údajov o zanášaní a zarastaní), údaje o kapacite bezpečnostných priepadov, výpustov a podobne, ako aj aktualizované údaje o prevýšení koruny hrádze vzhľadom na návrhové povodňové prietoky.

V rozsahu tohto článku sme sa nemohli zaoberať všetkými aspektmi bezpečnosti vodných stavieb počas povodní, keď sa prevádzkovanie vodných stavieb a ochrana proti povodniam riadia pokynmi povodňových komisií. V povodňových komisiách by mali byť zástupcovia vlastníkov a správcov vodných stavieb na toku, ktorí by mali byť informovaní o stave vodných stavieb a o výsledkoch technicko-bezpečnostného dohľadu. Aktuálne údaje z nami vykonanej inventarizácie všetkých vodných stavieb však poukazujú na to, že najmä súkromní vlastníci menších zakategorizovaných vodných stavieb (zaradených do III., respektíve IV. kategórie) nezabezpečujú technicko-bezpečnostný dohľad, neaktualizujú manipulačné poriadky ani nespolupracujú s orgánmi štátnej vodnej správy.

Celkom na záver nám nedá nespomenúť zvláštnu kapitolu tejto problematiky – bezpečnosť špeciálnych vodných stavieb – odkalísk, aj keď k tejto oblasti sa zrejme vrátime samostatným článkom. Napriek tomu, že odkaliská nie sú vybudované na tokoch, v prípade dlhotrvajúcich, respektíve prívalových dažďov, ktorých vody by neboli odvedené z hrádzového systému odkaliska, môže dôjsť k ich porušeniu a deštrukcii s následným zosunom a povodňou z kalu, ktorej následky sú v našich pomeroch nepredstaviteľné. To si zrejme neuvedomujú niektorí vlastníci odkalísk, ktorí nielenže nerealizujú naše odporúčania, ale v niektorých prípadoch nezabezpečujú výkon technicko-bezpečnostného dohľadu ani v minimálnej miere. K našej najväčšej (a zatiaľ poslednej) havárii odkaliska došlo už v roku 1965 v Zemianskych Kostoľanoch, katastrofa v maďarskej Ajke sa stala v októbri minulého roku, a hoci spoločenská pamäť je všeobecne krátka, veríme, že aktivity orgánov štátnej vodnej správy v tejto oblasti budú úspešné a umožnia zachovať naše vodné stavby aj do budúcnosti bezpečné.

TEXT: Andrej Kasana, Peter Panenka
FOTO: Vodohospodárska výstavba

Andrej Kasana je vedúci odboru TBD a operatívneho dispečingu Vodohospodárskej výstavby, š. p.

Peter Panenka riadi úsek technicko-bezpečnostného dohľadu Vodohospodárskej výstavby, š. p.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.