Protipovodňové opatrenia

Všetky reakcie na povodne a mimoriadne udalosti musia byť rýchle a efektívne, aby sa obnovil prirodzený stav zasiahnutého regiónu a život v ňom. Z časového hľadiska sa protipovodňové opatrenia rozdeľujú na opatrenia v čase nebezpečenstva a preventívne protipovodňové opatrenia. Spoločnosť Maccaferri ponúka overené systémové riešenia aplikovateľné v oboch prípadoch.

Globálne otepľovanie ovplyvňuje v poslednom storočí počet a rozsah prírodných katastrof. Zmena klímy vplýva aj na úroveň hladín morí, ktoré sa od roku 1993 dvíhajú asi o 3 mm za rok, a od roku 1870 spôsobila celkové zvýšenie globálnej priemernej hladiny mora o 200 mm. V súčasnosti sa tak povodne, zosuvy pôdy, cunami a pôsobenie pobrežnej erózie stávajú čoraz častejšie skloňovanými problémami, ktoré sa pravidelne opakujú s čoraz silnejšou intenzitou. Navyše, medzi týmito rôznymi prírodnými katastrofami existuje úzka interakcia, takže majú tendenciu vyskytovať sa spoločne alebo jedna môže vyvolať ďalšie, pričom sa zvyšujú potenciálne škody a straty. Prírodné katastrofy neovplyvňujú len ľudí a spoločnosť ako takú, ale aj ekonomiky, vlády a medzinárodné systémy, od ktorých sme všetci závislí.

Protipovodňové opatrenia v čase nebezpečenstva

Pri riešení následkov povodní a mimoriadnych situácií zohráva zásadnú úlohu rýchlosť a účinnosť realizácie okamžitých opatrení. Maccaferri ako výrobca sofistikovaných systémov pre inžinierske a environmentálne aplikácie ponúka riešenia a odpovede aj na tieto otázky. Na okamžité zabezpečenie opatrení priamo počas povodní sa používa modulárny blok FlexMac® DT, ktorý charakterizujú tieto výhody:

• rýchle a jednoduché nasadenie,
• flexibilnosť a nízka hmotnosť,
• jednoduché spájanie prvkov,
• možnosť použitia miestneho výplňového materiálu,
• jednoduchá preprava,
• možnosť opätovného použitia.

Blok FlexMac® DT (obr. 1) sa používa na rýchle budovanie veľkých protipovodňových bariér a na ochranu majetku pred stúpajúcou hladinou povodí počas záplav. Vďaka plneniu lokálne dostupným materiálom priamo na mieste záplav je budovanie bariér z tohto bloku až 40-násobne rýchlejšie ako pri použití tradičných vriec plnených pieskom. Pri použití vriec plnených pieskom dokáže 30 osôb postaviť počas 3 hodín násyp s dĺžkou 60 m. Pri použití blokov FlexMac®DT postačuje na vybudovanie rovnako dlhej konštrukcie pri rovnakom čase iba 5 osôb. Inštalácia tohto jedného bloku 2 až 3 pracovníkmi trvá 20 až 30 sekúnd.

Všestranná využiteľnosť, jednoduchosť a rýchle nasadenie systému FlexMac® DT ho predurčujú na to, aby sa používal ako veľmi efektívne riešenie v najrôznejších mimoriadnych situáciách vrátane záplav. Hlavné oblasti využitia sú:

• ako protipovodňová bariéra pri záplavách,
• pri mimoriadnych opatreniach realizovaných na vodných tokoch,
• pri mimoriadnych opatreniach realizovaných v súvislosti so zosuvmi pôdy a eróziou,
• pri sanáciách brehov vodných tokov,
• pri mimoriadnych opatreniach na hrádzach,
• pri ochrane pobrežia pred eróziou,
• na ochranu technologických zariadení a skladových hál,
• ako opora na budovanie sedimentačných nádrží,
• na obmedzenie zemných deformácií.

V týchto mimoriadnych situáciách sa môže FlexMac® DT použiť aj v kombinácii s inými produktmi a riešeniami Maccaferri.

FlexMac® DT je tvorený mnohobunkovou konštrukciou z dvojzákrutovej oceľovej siete, ktorá je vystužená priečnymi oceľovými prútmi a z vnútornej strany lemovaná geotextíliou. Vďaka nej sa môže systém naplniť lokálne dostupnými materiálmi, ako sú piesok alebo iný jemnozrnný materiál. Ten sa môže do jednotlivých košov umiestniť ručne alebo pomocou mechanizmov. Jednoduchosť konštrukcie, rovnako ako aj jej ľahkosť, umožňujú umiestniť systém veľmi rýchlo na požadované miesto a rozložiť ho jednoducho bez potreby mechanizmov alebo vyškolených pracovníkov.

Vzhľadom na to, že konštrukcia blokov nemá spodný panel, možno ju ľahko rozobrať, následne uskladniť a pripraviť na ďalšie použitie.

Rekultivácia pôvodného stavu

Bloky FlexMac® DT možno po použití poskladať a ďalej ich uskladniť aj na budúce použitie pri povodniach. Zároveň sa môžu použiť ako dočasné alebo aj trvalé riešenie. Ak sa použijú ako trvalé riešenie po povodňovej situácii, bloky sa nechajú prerásť vegetáciou a splynú s prírodou. V tomto prípade je možné doplniť ich aj ďalšími riešeniami, medzi ktoré patria:

• georohože Macmat na protieróznu ochranu,
• gabionové oporné konštrukcie,
• vystužené zemné konštrukcie s gabionovým lícom Terramesh Systém alebo zeleným lícom Green Terramesh.

Skúsenosti s použitím

Bloky FlexMac® DT sa využili pri ochrane historickej budovy Great Falls, Washington DC, USA. Hurikán Isabel vtedy spôsobil zvýšenie hladiny rieky Potomac, čo malo za následok ohrozenie historického komplexu budov v národnom parku C&O. Na ochranu týchto budov sa použili systémové bloky FlexMac® DT vystlané vodotesnou geomembránou.

Preventívne protipovodňové opatrenia

Spoločnosť Officine Maccaferri Spa sa už viac ako 135 rokov zaoberá vedeckým výskumom, vývojom a používaním drôtokamenných prvkov – gabionov – vo vodohospodárskych stavbách.

Gabiony sa čoraz viac využívajú práve na tento účel, pretože preukázali svoju stabilitu, dlhú životnosť a schopnosť nenásilne zapadnúť do prírodného prostredia.

Prijatím smernice o vode č. 2000/60/ES (RSV) sa výrazne zmenil pohľad na úpravy tokov. Ovplyvňuje ho viacero faktorov, z ktorých k najdôležitejším patrí biotop fauny a flóry akvatickej oblasti toku.

Úpravou toku sa mení predovšetkým morfológia koryta. Ak však chceme v zmysle smernice dosiahnuť neovplyvnený stav vodného toku, morfológia koryta by mala mať podobnú členitosť ako prirodzený tok a mala by spĺňať aj funkciu protipovodňovej ochrany.

Z týchto požiadaviek vyplýva, že opevňovacie materiály majú byť flexibilné a ich povrch nemá negatívne vplývať na biotu toku. Takýto prístup výrazne mení aplikáciu našich výrobkov, predovšetkým drôtokamenných košov a matracov. Od ich vzniku sa historicky vyvinuli a praxou overili ich základné charakteristiky, ktoré sa preniesli aj do noriem a cenových sústav. Gabiony majú tvar kocky alebo kvádra a vyrábajú sa zo šesťhrannej dvojzákrutovej oceľovej siete vyplnenej prírodným alebo lomovým kameňom, prípadne vhodným recyklátom. Sú zostavené z dna, bočných stien, veka a deliacich priečok, ktoré sa pri výrobe spájajú do jedného prvku.

Podľa rozmeru možno gabiony rozdeliť na koše, matrace a vrecia. Konštrukcie z gabionov sa budujú jednoduchým stavebnicovým spôsobom, plnia sa priamo na stavbe vhodným kamenivom tak, aby sa zabezpečila čo najmenšia medzerovitosť. Každý z použitých prvkov musí byť samonosný a tvarovo aj objemovo stály pod zaťažením v zostave danej konštrukcie. Objekty pôsobia spravidla gravitačne, pričom okrem tvaru konštrukcie je rozhodujúca aj hmotnosť. Požaduje sa, aby priemerná objemová hmotnosť hotovej konštrukcie bola minimálne 17,5 kN/m³.

Z gabionov možno vytvoriť rôzne tvary – ide o flexibilnú a ľahko tvarovateľnú konštrukciu, z ktorej sa pri dodržaní hlavných zásad navrhovania stáva trvanlivý systém schopný postupne splynúť s okolitým prírodným prostredím.

V porovnaní s klasickými betónovými alebo železobetónovými konštrukciami, od ktorých sa postupne upúšťa, majú drôtokamenné konštrukcie aj drenážnu funkciu, čím značne redukujú tlaky na konštrukciu.

Gabionový múr je schopný pohltiť veľké deformácie bez porušenia a aj pri deformáciách niekoľkých desiatok centimetrov si zachováva svoju funkčnosť. Umožňujú to najmä dvojzákrutové spoje sietí a využíva sa to najmä pri vodohospodárskych stavbách.

V porovnaní s konštrukciami vytvorenými zo zváraných sietí, kde sú pri aplikáciách vo vodohospodárskych stavbách zraniteľné práve body zvarov a často dochádza k mechanickým poruchám spojov, následnému šíreniu poruchy a kolapsu konštrukcie, je prirodzenou vlastnosťou dvojzákrutovej šesťhrannej oceľovej siete to, že v prípade poškodenia oka sa dvojzákrutovou sieťou porucha nešíri ďalej.

Skúsenosti s použitím

Ako vhodný príklad použitia drôtokamenných konštrukcií môže slúžiť protipovodňové opatrenie realizované na toku Dunaja v Bulharsku, kde sa použili v rámci aktívnej ochrany objektu ČOV pred hladinou Q100 matrace typu Reno, gabiony a Terramesh Systém. V danom prípade hrozilo riziko kontaminácie toku Dunaja a miestnych akvakultúr splaškami z ČOV v prípade dosiahnutia pretoku storočnej vody.

Na ochranu objektu ČOV sa navrhlo riešenie pozostávajúce z opevnenia koryta pomocou RENO matracov kombinovaných s gabionmi a Terramesh Systémom.

Na zabezpečenie päty proti vymytiu sa použili RENO matrace, ktoré sú vyrobené zo šesťuholníkovej dvojzákrutovej poplastovanej oceľovej siete s typom oka 6 × 8 so zdvojenými priečkami. Oceľový drôt je ochránený Galfanom (Zn + 5 % Al + MM) s následným poplastovaním PVC. Priemer drôtu siete je 2,2 mm (vnútorný)/3,2 mm (vonkajší) v zmysle EN 10223-3. Výška použitého matraca bola 0,30 m. Pod matracmi sa zriadila filtračná a separačná vrstva z netkanej geotextílie Mactex BN40.1.

Na opevnenie päty oporného múru z Terramesh Systému sa použili klasické gabionové koše s rozmerom 1 × 1 × 1 m (na obr. 5 je typický priečny rez konštrukciou). Koše boli vyrobené z dvojzákrutovej oceľovej šesťuholníkovej siete s okom 8/10, ktorá má mechanické vlastnosti lepšie, ako odporúča norma EN 10223-3. Drôt použitý na výrobu siete je hrubo galvanizovaný Galmacom (zliatina Zn – 5 % Al) s následným poplastovaním PVC na zabezpečenie dlhodobej životnosti konštrukcie v danom prostredí.

Následné vrstvy – etáže gabionovej konštrukcie – sa budovali z Terramesh Systému z dôvodu zníženia kubatúry gabionovej konštrukcie.

Konštrukcia múru predstavuje systém prefabrikovanej modulárnej konštrukcie tvorenej lícovými drôtokamennými prvkami s integrovanou výstužnou sieťou. Na stavbe sa použili bloky Terramesh Systému – lícové prvky s rozmerom 3,0 × 1,0 × 1,0 m s vystužením formou horizontálneho panelu zo šesťuholníkovej dvojzákrutovej poplastovanej oceľovej siete s typom oka 8 × 10 pevne spojeného s košom. Výstužný panel tvorí výstuž (kotvenie) v násypovom svahu s dĺžkou 3 m.

Priemer drôtu siete je 2,7 mm (vnútorný)/3,7 mm (vonkajší). Povrchovú úpravu siete bloku Terramesh Systém tvorí Galmac (zliatina Zn – 5 % Al) s následným poplastovaním PVC. Gabionové čelo a horizontálna výstuž sú spojené už vo výrobnom procese a tvoria ucelenú časť systému. Ostatná časť systému za čelným prvkom sa plnila vhodným nesúdržným zrnitým materiálom a hutnila sa po vrstvách. Oporný múr sa budoval postupným ukladaním blokov Terramesh Systém s horizontálnou výstužou do navrhnutých úrovní.

Maximálna výška konštrukcie predstavovala vzhľadom na hladinu Q100 5 m. Líce nadnásypu konštrukcie s výškou 1,4 m v sklone 1 : 1 sa upravilo protieróznym výstužným geokompozitom Macmat R1 8127GN ukotveným k podkladu oceľovými skobami.

MacMat R1 8127GN predstavuje vystuženú georohož vyrobenú z polypropylénovej trojrozmernej rohože extrudovanej na oceľovú sieť (výstužný prvok). Výstužnú sieť tvorí oceľová dvojzákrutová šesťuholníková sieť typu 8 × 10 podľa EN 10223-3 s priemerom drôtu 2,7 mm s povrchovou úpravou Galmac (Zn + 5 % Al) podľa EN 10244-2, trieda A.

Uvedená konštrukcia bola postavená v roku 2010 a počas záplav v roku 2013 úspešne splnila svoju funkciu. V súčasnosti je plne integrovaná do prostredia a svojím vzhľadom nijako negatívne neovplyvňuje okolitú prírodu.

TEXT: Ing. Karol France, Mgr. Ľuboš Lichý
FOTO: MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o.

Karol France je obchodno-technickým manažérom v MACCAFERRI CENTRAL EUROPE, s. r. o., a Ľuboš Lichý je obchodným riaditeľom tejto spoločnosti.

Článok bol uverejnený v časopise Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.