Międzynarodowa Konferencja 
  
Technicznej Kontroli Zapór 
  
Paweł Falaciński 
  
Łukasz Szarek 
  
Małgorzata Wojtkowska 
  
Julia Sapryk 
  
Konrad Bartoszewicz 
  
Karolina Chałas 
  
Ka- Rolina Kaczmarek 
  
Kacper Bernat 
  
Anna Stańczuk 
  
Sekretarz Redakcji -Agata 
email: sekretariat@sigma-not.pl
  
Fot Andrzej Siudy 
  
  
  
  

XX MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA TECHNICZNEJ KONTROLI ZAPÓR

WSTęP W nowym tysiącleciu, a zwłaszcza w ciągu ostatniej dekady, nastąpił istotny rozwój zagadnienia bezpieczeństwa wałów przeciwpowodziowych i zarządzania nimi. Wykonane zostały liczne projekty badawczo-rozwojowe oraz prace wdrożeniowe. Powstały międzynarodowe zespoły robocze, które starają się zebrać ponadnarodowe najlepsze praktyki w zakresie konstrukcji, bezpieczeństwa i zarządzania wałami przeciwpowodziowymi i na ich podstawie przedstawić propozycję opisujących je wytycznych.

Jednym z istotnych międzynarodowych roboczych zespołów był ten, który przygotował ponad 1350-stronicowe wytyczne "The International Levee Handbook" (CIRIA, 2013). Zaprezentowano w nich, w jednym, kompleksowym i spójnym dokumencie, najlepsze międzynarodowe praktyki z sześciu krajów dotyczące wałów przeciwpowodziowych, które zostały oparte na aktualnej wiedzy i doświadczeniach do 2013 r. Wytyczne te są darmowe i dostępne online (https://www.ciria.org/ILH).

Innym znaczącym międzynarodowym zespołem ekspertów jest grupa robocza ds. wałów przeciwpowodziowych i obrony dr inż. KRZYSZTOF RADZICKI a) ORCID 0000-0002-1302-9799, inż. REMY TOURMENT b) ORCID 0000-0003-0549-1075, prof. dr hab. inż. JANUSZ ZALESKI c) ORCID 0000-0002-3372-4588

Omówienie wybranych, nowoczesnych metod modernizacji wałów przeciwpowodziowych In many countries, levees constitute one of the basic flood protection methods.

In Poland and in France, their total length amounts to several thousand kilometers in each of these countries. The proper design of a levee modernisation constitutes a major engineering and multi-criteria challenge, encompassing such fields as hydro-technical engineering, hydraulics, geotechnical engineering and hydro-geology. In the new millennium, new technological solutions and levee modernisation standards were developed worldwide with the aim to increase their resistance and durability, as well as reduce the modernisation costs. Three main types of problems indicate that old technical solutions and the hitherto levee resistance are no longer sufficient. Firstly, the intensifying climate change generates higher and longer floods, exercising higher hydraulic pressure on the levees. Secondly, accelerated ageing of a large part of these structures was observed; some of them are several dozen years old and were neglected at one time or another. Thirdly, in many countries numerous levees collapsed, leading to important flood-related losses. New standards and contemporary technical solutions are being developed for selected levees mainly at the level of designers, design offices, levee users and scientific institutions. They are then verified and implemented in different countries. Their review and comparison, as well as transfer of technological knowledge between countries and creation of a global catalogue of the best solutions is one of the tasks of the levees Working Committee of the International Commission on large Dams (ICOlD), an organisation to which the authors belong.

Based on this experience and on the collected knowledge, the article presents the fundamental rules and advanced technical solutions to be taken into the account while planning levees development. • działa jako grupa wspierająca na poziomie europejskim ICOLD TC w obszarze wałów przeciwpowodziowych i definiuje w tym temacie zagadnienia, które są ważne z punktu widzenia praktyki europejskiej, które powinny być promowane w ICOLD, w tym zagadnienia techniczne, a także te z obszarów zarządzania i polityki prowadzące do zmniejszania zagrożeń powodziowych,

• tworzy Europejską Wspólnotę Praktyków (European Community of Practice) w obszarze wałów przeciwpowodziowych (w tym inżynierów, menedżerów, badaczy, władz…), która będzie również działać jako odpowiednik Amerykańskiej Koalicji na Rzecz Bezpieczeństwa Wałów Przeciwpowodziowych (US Levee Safety Coalition),

• zapewnia narzędzia do zbierania aktualnych tematów i problemów do dalszych badań i wspierania ich finansowania na szczeblu krajowym i europejskim,

• zapewnia narzędzia do wymiany i rozpowszechniania wiadomości i poglądów w zakresie badań i dobrych praktyk dotyczących wałów przeciwpowodziowych, w tym z wykorzystaniem warsztatów, istniejącej strony internetowej i ukazującego się regularnie biuletynu.

Członkostwo w LFD WG jest otwarte dla wszystkich osób, które są członkami Komitetów Narodowych Wielkich Zapór należących do Klubu Europejskiego. Członkowie z danego kraju powinni utrzymywać bliskie relacje z przedstawicielem krajowym i krajową grupą wspierającą ICOLD LE TC (jeśli ma to zastosowanie). Wkład do prac LFD WG od osób niebędących jego członkami jest dozwolony, jeśli ma znaczną wartość dodaną.

Obecnie TC LE kończy kilkuletnie prace nad dwoma ważnymi opracowaniami, które będą wytycznymi wydanymi w formie dwóch biuletynów ICOLD pt. "Wały przeciwpowodziowe i zabezpieczenia przeciwpowodziowe na świecie -charakterystyka, zagrożenia i zarządzanie", "Porównanie zapór i wałów przeciwpowodziowych -podobieństwa, różnice i zalecenia".

Autorzy niniejszego artykułu są członkami LFD WG oraz TC LE. Biorąc pod uwagę ich prace w tych stowarzyszeniach oraz ich indywidualne doświadczenie z projektów i prac na poziomie krajowym zrealizowanych w Polsce i we Francji, przedstawiają w tym artykule techniczne rozwiązania i standardy modernizacji wałów, które zostały rozwinięte, aby zwiększyć odporność i trwałość tych budowli, jak również zminimalizować koszty implementacji takich działań.

Istnieją cztery grupy działań związanych z utrzymywaniem lub poprawianiem stanu istniejącego wału przeciwpowodziowego. Są to:

1) cykliczne, zazwyczaj coroczne działania utrzymaniowe, jak koszenie trawy, likwidacja drobnych uszkodzeń, np. niewielkich nor lub niewielkich powierzchniowych rozmyć, które są wykonywane poza okresem wezbrań, 2) nagłe interwencje mające na celu lokalne zabezpieczenie i/lub wzmocnienie wału w przypadku miejscowego istotnego pogorszenia jego stanu lub zaistnienia wysokiego ryzyka jego pogorszenia. Działania te mogą mieć miejsce poza okresem wezbrań, ale szczególnie często zdarzają się w trakcie ich trwania i wynikają z ryzyka bezpośredniego zagrożenia bezpieczeństwa wału. Interwencje zazwyczaj są działaniami nagłymi i realizowanymi w dość krótkim okresie czasu ze względu na konieczność szybkiej reakcji celem zapobiegnięcia dalszemu znacznemu postępowi pogorszenia stanu wału lub jego katastrofie,

3) remonty lub doposażenie po wykonaniu oceny stanu lub/ oraz analizy ryzyka, które wskazały, że stan wału nie spełnia wymaganych parametrów. Ich celem jest przywrócenie stanu wału do wcześniejszego poziomu po zaistniałej degradacji lub uszkodzeniach, bez istotnej zmiany jego dotychczasowych rozwiązań konstrukcyjnych, 4) modernizacje wału mająca na celu poprawienie stanu i bezpieczeństwa wału poprzez zmianę lub dodanie dodatkowych rozwiązań konstrukcyjnych (podwyższenie położenia korony wału, wykonanie przelewów awaryjnych itp.).

Stosunkowo często remonty i modernizacje są wykonywane jako jedno działanie. Wał po uszkodzeniu, na przykład w trakcie powodzi lub/oraz po wieloletnim pogarszaniu się i degradacji jego stanu, musi zostać poddany remontowi. W związku z tym, że metody rozwiązań konstrukcyjnych wałów zmieniły się, modernizacje stają się często przebudową istniejącego wału.

Podjęcie jakichkolwiek decyzji związanych z rodzajem i zakresem interwencji zabezpieczających lokalnie wały lub dotyczących ich remontów oraz modernizacji opiera się w szczególności na informacjach o stanie tych budowli. W przypadku wykonywania remontów i modernizacji informacje te wpływają również na decyzje o kolejności i momencie ich wykonania w dłuższym okresie czasu, niejednokrotnie w ujęciu wieloletnim.

Uzyskanie informacji o stanie wału przeciwpowodziowego wymaga oceny jego funkcjonowania, diagnozy przyczyn pogorszenia się jego stanu, pełnej analizy ryzyka, wszystko to w oparciu o wiele źródeł informacji. Celem pozyskania kompletu informacji należy często podczas procesu oceny, diagnozy lub analizy ryzyka przeprowadzić określone badania.

Wykrycie procesów destrukcyjnych i ich powiązań (Van M.A. et al., 2022) oraz określenie ich dynamiki, jak również ich charakterystycznych parametrów (na przykład w przypadku przecieku -jego prędkości) ma zasadnicze znaczenie przy podejmowaniu decyzji o podjęciu, przebiegu w czasie i zakresie działań wymienionych powyżej.

PODSTAWOWe ZASADy I NOWOCZeSNe ROZWIąZANIA TeCHNICZNe STOSOWANe PRZy PROJeKTOWANIU MODeRNIZACJI WAłU

Wykonanie projektu modernizacji wału przeciwpowodziowego jest wymagającym zadaniem hydrotechnicznej sztuki inżynierskiej. Składa się na nie szereg następujących po sobie kroków:

• Obliczenia, w tym -jeśli to konieczne -modelowania hydrologiczne i hydrauliczne, przebiegu fal powodziowych dla wymaganych prawdopodobieństw ich wystąpienia i w zależności od charakteru rzeki dla różnych typów wezbrania powodziowego.

• Wykonanie oceny warunków lokalnych otoczenia wału i identyfikacja ewentualnych zagrożeń dla wału (na przykład warunków wystąpienia erozji brzegowej rzeki mogącej podmyć stopę odwodną wału) lub interakcji wału z jego otoczeniem (na przykład warunków wpływu uszczelnienia podłoża na przepływ wód gruntowych do rzeki).

XX MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA TECHNICZNEJ KONTROLI ZAPÓR

• Wykonanie oceny stanu technicznego wału opartej na jego badaniach oraz na całej dostępnej dokumentacji, uwzględniając w tym tę z jego wieloletnich obserwacji i pomiarów. Ocena ta musi uwzględniać zarówno ocenę stanu korpusu wału, jak i jego podłoża.

• Przeprowadzenie analizy ryzyka (Tourment R. i in., 2014) wiążącej ze sobą stan wału z najbardziej prawdopodobnymi scenariuszami zagrożeń i awarii oraz uwzględniając jednocześnie wymagany poziom ochrony przeciwpowodziowej terenu chronionego przez wał. Analiza taka jest często realizowana we Francji (Deniaud i in., 2018). Bierze ona pod uwagę rolę danego wału w systemie przeciwpowodziowym, scenariusze wieloprzyczynowych wezbrań, przed którymi wał ma chronić, oraz wartość i wrażliwość chronionego terenu. Rezultatem analizy są: prognozy dotyczące działania systemu przeciwpowodziowego w zależności od założonego stopnia ochrony, prawdopodobne scenariusze awarii wału i ich lokalizacje oraz ocena wpływu spowodowanych nimi zatopień na chroniony obszar.

W Polsce wymienione powiązania są uwzględnione między innymi w podziale wałów przeciwpowodziowych na cztery klasy ważności. Głównym parametrem klasyfikującym do danej klasy ważności jest powierzchnia terenu, którą chroni wał przeciwpowodziowy. Im wyższa klasa wału, tym wzrastają wymagania konstrukcyjne oraz obciążenia hydrauliczne, dla których weryfikowane jest bezpieczeństwo przyjętego rozwiązania modernizacyjnego. W Polsce wał musi być zaliczony do najwyższej pierwszej klasy, jeżeli jego zniszczenie może mieć katastrofalne skutki dla aglomeracji i zabytków oraz zakładów przemysłowych o podstawowym znaczeniu dla gospodarki. Ustaloną III i IV klasę należy podnieść do wyższej klasy, gdy zniszczenie wału może zagrozić terenom zamieszkałym lub terenom intensywnych upraw rolnych.

• Opracowanie jednego lub kilku wstępnych rozwiązań modernizacji wału.

• Analiza wstępnych rozwiązań modernizacyjnych między innymi pod względem możliwości technicznych wykonania danego rozwiązania w powiązaniu z kosztem oraz czasem wykonywania prac budowlanych.

• Analiza modelowa, w szczególności z zastosowaniem modeli numerycznych, wstępnych rozwiązań projektowych pozwalająca na sprawdzenie poprawności przyjętych parametrów oraz na optymalizację rozwiązań (na przykład dobór optymalnej głębokości przesłony w podłożu).

• Przyjęcie ostatecznego rozwiązania modernizacyjnego wału wraz z modelowym potwierdzeniem wymaganych warunków stateczności i filtracji oraz zoptymalizowanych parametrów rozwiązań elementów szczelnych i drenażowych.

Istnieje bardzo wiele czynników technicznych, które należy wziąć pod uwagę w aspekcie modernizacji wału przeciwpowodziowego. Do podstawowych należą [START_REF] Borys | Metody modernizacji obwałowań przeciwpowodziowych z zastosowaniem nowych technik i technologii[END_REF] E. Wpływ hydrauliczny elementu szczelnego, drenażu lub ławeczki odpowietrznej, jeśli te elementy techniczne mają być umiejscowione w korpusie wału, na:

• położenie krzywej depresji w korpusie wału i jej zmienność; krzywa ta musi całkowicie mieścić się w obrysie korpusu wału, aby zapobiec ryzyku wystąpienia erozji wstecznej. Jej koniec nie może dotykać skarpy odpowietrznej wału,

• prędkości filtracji wody wypływającej w stopie odpowietrznej wału na powierzchnię terenu; prędkości te nie mogą przekraczać prędkości krytycznych generujących proces erozji wewnętrznej.

F. Wpływ hydrauliczny wprowadzenia elementu szczelnego w podłoże wału i głębokości położenia jego dolnej krawędzi na:

• położenie krzywej depresji w korpusie wału,

• prędkości filtracji wody wypływającej w stopie odpowietrznej wału na powierzchnię terenu,

• całkowitą objętość wody wypływającej w trakcie wezbrania po stronie odpowietrznej wału,

• siłę wyporu działającą na elementy szczelne w wierzchniej warstwie podłoża w stopie wału lub w jej pobliżu. Dotyczy to zwłaszcza szczelnej warstwy gruntów, która często zlokalizowana jest na przepuszczalnej warstwie gruntów aluwialnych,

• zabezpieczenie drenażu lub rowu przy stopie odpowietrznej wału przeciw procesowi erozji wstecznej na przykład geowłókniną, a w przypadku rowu geowłókniną dociążoną na przykład płytami ażurowymi.

G. Weryfikacja wpływu na bezpieczeństwo wału istnienia w terenie w pobliżu jego skarpy odpowietrznej zagłębień lub/oraz nieciągłości szczelnej warstwy gruntów, która często jest obecna w dolinach rzecznych na warstwie gruntów przepuszczalnych.

H. Ciągłość odpływu wód gruntowych do rzeki w czasie poza wezbraniami. Poza szczególnymi przypadkami należy generalnie unikać całkowitego przecinania elementem szczelnym warstw przepuszczalnych w podłożu, pozostawiając pod nim okno filtracyjne.

I. Weryfikacja istnienia w podłożu pod wałem meandrów, krewas lub innych stref o wysokiej przepuszczalności lub małej wytrzymałości gruntu i konieczności całkowitego przecięcia elementem szczelnym drogi filtracji w podłożu w takich miejscach.

J. Odporność wału lub całego układu na rozmycie w wyniku przelania (Cheetham i in., 2015).

K. Jeśli na koronie istnieje mur lub planuje się budowę takiego muru, należy sprawdzić jego odporność na parcie wody oraz zagrożenie falowaniem (jeśli dotyczy). Ponadto należy zwrócić szczególną uwagę na zabezpieczenie wału przed rozmyciem powierzchniowym w przypadku przelania się wody przez ten mur.

L. Ogólna odporność wału na erozję powierzchniową spowodowaną przepływem wody w rzece wzdłuż wału.

M. Ryzyko podmycia stopy wału w wyniku erozji brzegowej, jeśli brzeg rzeki znajduje się w pobliżu stopy wału, a zwłaszcza jeśli dodatkowo jest to brzeg wklęsły na zakręcie rzeki.

N. Wpływ obecności drzew rosnących na wale lub w jego pobliżu na bezpieczeństwo wału.

O. Zabezpieczenie skarp wału, zwłaszcza skarpy odwodnej, przed tworzeniem nor przez zwierzęta.

P. Obecność jakichkolwiek rur lub konstrukcji betonowych lub stalowych, które całkowicie przecinają wał przeciwpowodziowy i ich zabezpieczenie przed erozją wewnętrzną strefy styku z gruntem. R. Weryfikacja stateczności na wstrząsy sejsmiczne w regionach z ryzykiem wystąpienia takich zjawisk z uwzględnieniem analizy na upłynnienie gruntu. 8. Dobudowanie do skarpy wału ławeczki po jego stronie odpowietrznej lub/oraz odwodnej. 9. Dobudowanie do odpowietrznej skarpy wału nachylonej warstwy drenażowej z filtrem zabezpieczającym przeciw erozji wstecznej, która jednocześnie stanowi dociążenie odpowietrznej skarpy wału (rys. 2).

XX MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA TECHNICZNEJ KONTROLI ZAPÓR

10. Instalacja systemu drenażowego w stopie odpowietrznej wału lub instalacja drenażu pionowego w centralnej części korpusu wału (rys. 2) z bezpiecznym odprowadzeniem z niego wody poza korpus wału na jego stronę odpowietrzną.

11. Instalacja drenażu pionowego w podłożu wału (rys. 2). 12. Wykonanie rowu opaskowego wzdłuż wału, koniecznie zabezpieczonego przeciw zjawisku erozji.

13. Zastosowanie któregoś ze wzmocnień geotechnicznych w korpusie wału lub/oraz w podłożu przy stopie odpowietrznej lub/oraz odwodnej wału, na przykład wbudowanie geotuby lub zastosowanie materacy z geowłókniny, geokraty lub innych.

14. Wzmocnienie powierzchni skarpy odwodnej lub/oraz odpowietrznej wału.

15. Budowa dodatkowych umocnień koryta przebiegającego w pobliżu odwodnej stopy wału. [START_REF] Borys | Metody modernizacji obwałowań przeciwpowodziowych z zastosowaniem nowych technik i technologii[END_REF]Borys i Mosiej, 2006;[START_REF] Radzicki | Analiza pracy wałów przeciwpowodziowych z ekranem szczelnym z geomembraną[END_REF]. Pierwsza metoda (rys. 4A) wykorzystuje element szczelny wykonany z geomembrany lub bentomaty, który montowany jest pod odwodną skarpą wału. Jeżeli podłoże wału przeciwpowodziowego jest zbyt przepuszczalne, instaluje się w nim pionowy element szczelny, który połączony jest z elementem szczelnym w korpusie. Takie rozwiązanie wymaga przeprowadzenia znacznych prac ziemnych w strefie odwodnej korpusu wału, jednak pozwala na głębsze posadowienie elementu szczelnego w podłożu, jeśli jest to konieczne. Drugi sposób wzmocnienia wału przeciwpowodziowego (rys. 4B) polega na wykonaniu w korpusie wału pionowego elementu szczelnego z korony tego wału. Jeśli podłoże jest zbyt przepuszczalne, element ten jest również przedłużony w głąb podłoża. Przed montażem elementów szczelnych korpus wału jest zwykle zagęszczany. Elementy szczelne wykonuje się zawsze w korpusie wału nowego lub modernizowanego. W celu poprawy stabilności wału lub/oraz wydłużenia drogi filtracji w korpusie wału do jego skarpy odpowietrznej można dobudować ławeczkę, po której koronie często jest również poprowadzona droga eksploatacyjna. W niektórych, koniecznych przypadkach w korpusie wału wykonuje się również drenaż. Jednak w przypadku wałów przeciwpowodziowych rozwiązanie to jest rzadko stosowane.

W Polsce pionowe elementy szczelne wykonuje się głównie przy użyciu grodzic, jak również metodą wgłębnego mieszania gruntów (Deep Soil Mixing Column -DSMC) oraz metodą ciągłego wgłębnego mieszania gruntów (Continuous Deep Soil Mixing -CDSM) z zastosowaniem maszyn z łańcuchowym systemem kopiąco-mieszającym, tzw. "trenczerów".

We Francji przez wiele lat było rekomendowane, a obecnie jest prawnie wymagane, przeprowadzanie szczegółowej oceny stanu i określanie prawdopodobnych scenariuszy awarii wału. W oparciu o wnioski z analizy tych scenariuszy określa się konieczne atrybuty techniczne wału (uszczelnienie, drenaż, parametry filtracji, stateczność) tak, aby zminimalizować możliwość wystąpienia jego awarii. Następnie do modernizacji wybiera się takie technologie i rozwiązania, aby w pełni zrealizować wskazane atrybuty. We Francji oraz na francuskich terytoriach zamorskich lub na terenach dawnych kolonii francuskich wykonuje się często modernizacje wałów poprzez wykonanie w ich korpusach i/lub podłożu elementów szczelnych zaprezentowanych na rys. 1. Stosuje się różne technologie wykonywania przesłon szczelnych w podłożu, jak: grodzice, ścianki szczelinowe wykonane z bentonitu i cementu oraz różne technologie mieszania gruntu. Często wały są wzmacniane także poprzez zastosowanie dodatkowej warstwy dociążająco-drenującej skarpę odpowietrzną, jak pokazano na rys. 2. Rys. 3 przedstawia natomiast rozwiązanie rzadziej stosowane we Francji, z powodu znacznie większych trudności w jego wykonaniu, którym jest wykonanie w korpusie wału lub jego podłożu drenażu pionowego. Rys. 5 prezentuje fotografię realizacji takiego drenażu na wale Samira w Republice Nigru.

PRZyKłADy NOWOCZeSNyCH ROZWIąZAń MODeRNIZACJI WAłóW

W poprzednich rozdziałach przedstawiono najbardziej podstawowe zasady i rozwiązania techniczne, które należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu modernizacji wałów przeciwpowodziowych. Jednakże w sztuce inżynierskiej "diabeł tkwi w szczegółach". Niestety, nie ma w tym artykule wystarczająco miejsca na opisywanie wszystkich niuansów, wad i zalet poszczególnych rozwiązań technicznych. Aby tego tematu nie pominąć i pokazać, jak jest istotny także w przypadku modernizacji wału, prezentujemy dwie nowoczesne technologie, których zastosowanie jest coraz popularniejsze od kilku lat, a które umożliwiają wykonanie szczelnej, pionowej przesłony. Zwracamy szczególną uwagę na kilka istotnych zagadnień ich stosowania mogących mieć wpływ na podejmowanie decyzji o wyborze danej technologii do modernizacji wału.

Pierwszym rozwiązaniem jest zastosowanie grodzic PCV. Grodzice stosuje się często w przypadku stosunkowo krótkich odcinków wałów przeciwpowodziowych, dla których nieopłacalny jest transport specjalistycznych maszyn niezbędnych do budowy pionowych przesłon przeciwfiltracyjnych oraz montaż instalacji do przygotowania materiału iniekcyjnego i/lub instalacji do tłoczenia, pompowania i oczyszczania bentonitu, stosowanych w innych metodach budowania pionowych przesłon przeciwfiltracyjnych. Grodzice wykorzystuje się również wtedy, gdy w pobliżu wału nie ma wystarczającej ilości miejsca na wykonanie pionowych przesłon przeciwfiltracyjnych lub może Drugą technologią jest wspomniane wcześniej wykonywanie przesłon szczelnych metodą CDSM (rys. 8). W jej przypadku maszyna wyposażona jest w łańcuch wykopowy, który wybiera grunt i miesza go z wcześniej przygotowaną zaprawą bentonitowo--cementową, tworząc jednolitą przegrodę przeciwfiltracyjną. Metoda ta stosowana jest coraz częściej do budowy przesłon w wałach przeciwpowodziowych. Jest ona znacznie bardziej ekonomiczna i szybsza w wykonywaniu przesłon na długich odcinkach wałów przeciwpowodziowych w porównaniu do metody DSM.

CDSM pozwala również na stworzenie przesłony charakteryzującej się większą jednorodnością i w związku z tym większą gwarancją szczelności w porównaniu do metody DSM. Jednakże z drugiej strony, wycięty łańcuchem w gruncie obrys ściany CDSM jest znacznie bardziej gładki niż ściany DSM. W związku z tym opory tarcia pobocznicy ściany CDSM są znacznie mniejsze. Istniejąca soczewka słabszego gruntu w podłożu lub pojawienie się osłabienia gruntu, a w szczególności pustek pod dolną krawędzią ściany spowodowanych procesami erozyjnymi, znacznie zwiększa ryzyko obrywania się i zapadania ścian CDSM w porównaniu do ścian DSM.

Podczas wezbrań poniżej dolnej krawędzi ścian szczelnych mogą występować duże wartości gradientu hydraulicznego, a przepływ wody może charakteryzować się lokalnie wysoką prędkością (rys. 9). Może to prowadzić do rozwijania się procesów erozji wewnętrznej pod tymi ścianami, szczególnie w perspektywie wieloletniej, w trakcie kolejnych wezbrań. W rezultacie ściana CDSM -przy braku wystarczającego podparcia pod dolną krawędzią -może ulec rozerwaniu pod własnym ciężarem i/lub zapadnięciu się i rozszczelnieniu. Autorzy artykułu napotkali przypadki, w których ściana CDSM zapadała się pionowo pod własnym ciężarem, nawet o kilkanaście centymetrów, na kilkudziesięciometrowym odcinku wału niedługo po zakończeniu jej budowy, i to jeszcze bez wystąpienia jakiegokolwiek wezbrania.

Ryzyko opisanego scenariusza uszkodzenia ścian CDSM jest więc realne. Z tego powodu istotna jest instalacja na przyszłość nowoczesnych systemów monitorowania wycieków, takich jak linearne systemy termiczne, w nowo budowanych wałach lub w wałach poddawanych intensywnej modernizacji. W takich przypadkach czujniki mogą być zamontowane w optymalnej lokalizacji w korpusie wału oraz bardzo małym kosztem. Dzięki temu możliwe będzie wczesne i dokładne zlokalizowanie przecieków, ocena ryzyka wystąpienia procesu erozji oraz podejmowanie optymalnych decyzji naprawczych w przyszłości. Ze względu na ograniczone miejsce autorzy nie omawiają w tym artykule szerzej tematu nowoczesnych metod badań i technologii monitorowania wałów, w tym termicznego monitorowania przecieków. Osoby zainteresowane tym tematem mogą uzyskać obszerne informacje w artykule Radzicki i in. (2021) wraz z opisem przykładu pierwszego zainstalowanego w Polsce w 2017 r. systemu termicznego wykrywania przecieków na istniejącym wale przeciwpowodziowym w Wawrzeńczycach koło Krakowa i wyników jego zastosowania. 

PODSUMOWANIe

Projektowanie modernizacji wału jest zadaniem wymagającym dużego doświadczenia, staranności doboru rozwiązań oraz znajomości aktualnych standardów technicznych, które ciągle są rozwijane i aktualizowane. Przedstawione w artykule podstawowe zasady i nowoczesne rozwiązania techniczne stosowane przy projektowaniu modernizacji wału mogą posłużyć jako zestaw dobrych praktyk lub lista zagadnień do weryfikacji dla inżynierów podejmujących się wyzwania modernizacji wałów. Zaprezentowane szczegółowe przykłady nowoczesnych rozwiązań modernizacji wałów pokazują, jak istotna jest wiedza o zaletach i ograniczeniach każdego ze stosowanych rozwiązań oraz że ich dobór jest ściśle związany z warunkami i lokalnymi ograniczeniami charakterystycznymi dla konkretnego, rozpatrywanego wału. LITERATURA

  ; Borys & Mosiej, 2006; CIRIA, 2012; CFBR, 2021): A. Czy projektowa fala wezbraniowa mieści się w międzywalu z wymaganym zapasem wzniesienia ponad nią korony wału. B. Minimalne bezpieczne wzniesienie korony wału nad poziomem wody projektowej.C. Minimalne bezpieczne wzniesienie górnej krawędzi elementu szczelnego w korpusie wału nad poziomem wody projektowej.D. Minimalna wymagana stateczność globalna i lokalna wału na nieustaloną zmienność obciążeń hydraulicznych podczas przejścia fali powodziowej. Zwłaszcza należy przeanalizować możliwość utraty stateczności odpowietrznej skarpy wału podczas wzrastania wysokości fali powodziowej oraz przejścia wysokich stanów wody, jak również utraty stateczności skarpy odwodnej wału podczas opadania fali wezbraniowej.

  Ostateczny dobór rozwiązań technicznych modernizacji wału zależy od wyników analizy przedstawionych powyżej warunków. Rozwiązania te mogą obejmować jedno lub więcej z wymienionych poniżej działań[START_REF] Borys | Metody modernizacji obwałowań przeciwpowodziowych z zastosowaniem nowych technik i technologii[END_REF]; Borys & Mosiej, 2006; CFBR, 2021; CIRIA, 2012): 1. Ewentualna korekta przebiegu wału. 2. Podwyższenie wału. Może być wykonane poprzez: a) podwyższenie korony wału przy zachowaniu istniejącego spadku skarp, co skutkuje proporcjonalnym poszerzeniem szerokości wału w jego podstawie, b) wykonanie na koronie wału stałego murku lub systemów mocowania tymczasowej zapory (bariery) przeciwpowodziowej, c) rozwiązania mieszane, na przykład budowa murku na koronie wału oraz tylko częściowe podwyższenie korony wału po stronie odpowietrznej tego murku wraz z rozszerzeniem od tej strony wału w jego podstawie. 3. Dogęszczenie wybranych stref w podłożu lub/oraz w korpusie wału. 4. Wymiana części gruntu w korpusie wału. 5. Wzmocnienie części gruntu w korpusie wału poprzez zmianę jego składu, na przykład poprzez jego wymieszanie z wapnem palonym. 6. Wykonanie nowego lub dodatkowego elementu szczelnego w korpusie wału oraz w jego podłożu, jeśli podłoże jest zbyt przepuszczalne. Elementem takim są: a) element szczelny wykonany z gruntów spoistych na skarpie odwodnej wału, pod nim pionowy element szczelny w podłożu (rys. 1A), b) ekran szczelny na skarpie odwodnej wału, pod nim pionowy element szczelny w podłożu (rys. 1B), c) nachylony ekran szczelny ukryty w skarpie odwodnej wału, pod nim pionowy element szczelny w podłożu (rys. 1C), d) pionowy element szczelny wykonany z korony wału i -jeśli to konieczne -przedłużony także w podłoże wału (rys. 1D). 7. Złagodzenie spadku skarpy odpowietrznej lub/oraz skarpy odwodnej wału.

Rys. 1 .

 1 Typowe lokalizacje i rodzaje elementów szczelnych w korpusie wału lub/oraz jego podłożu; (a) element szczelny z gruntów spoistych w korpusie, pod nim pionowy element szczelny w podłożu, (b) ekran szczelny na skarpie odwodnej wału, pod nim pionowy element szczelny w podłożu, (c) nachylony ekran szczelny w skarpie odwodnej wału, pod nim pionowy element szczelny w podłożu, (d) pionowy element szczelny wykonany z korony wału i jeśli to konieczne przedłużony także w podłoże wału (źródło: CFBR, 2021) Rys. 3. Pionowe drenaże w korpusie lub w podłożu stopy odpowietrznej wału (źródło: CFBR, 2021) Rys. 2. Dodanie warstwy dociążająco drenującej na skarpie odpowietrznej (źródło: CFBR, 2021) XX MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA TECHNICZNEJ KONTROLI ZAPÓR MODeRNIZACJA WAłóW PRZeCIWPOWODZIOWyCH W POlSCe I We FRANCJI Na rys. 4 przedstawiono rekomendowane do stosowania typowe metody wzmacniania wałów przeciwpowodziowych w Polsce

Rys. 4 .

 4 Typowe metody modernizacji wałów w Polsce (źródło: opracowanie własne -K. Radzicki) Rys. 5. Budowa rowu drenującego w stopie wału (źródło: fot. Olivier Artière, CFBR 2021) XX MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA TECHNICZNEJ KONTROLI ZAPÓR wystąpić problem z dużym ciężarem specjalistycznych maszyn instalacyjnych poruszających się po wale. Obecnie grodzice PCV są bardziej popularne niż stalowe przy budowie pionowych przegród przeciwwodnych. Spowodowane jest to tym, że są znacznie tańsze w produkcji i transporcie niż grodzice stalowe. Warto również zauważyć, że grodzice PCV są montowane przy użyciu wzmocnionych stalowych osłon wielokrotnego użytku (rys. 7), które są zdejmowane po ich instalacji. Daje to możliwość montażu grodzic PCV nawet w gorszych warunkach geotechnicznych (podłoże twardsze i bardziej kamieniste) niż grodzic stalowych. Wreszcie, grodzice PCV są odporne na korozję, co jest bardzo ważną zaletą w przypadku prac hydrotechnicznych i wieloletniej pracy tych grodzic w mokrych warunkach.

Rys. 6 .

 6 Pionowa ścianka szczelna z grodzic PCV osadzonych w podłożu wzdłuż stopy odwodnej wału (źródło: fot. firma Pietrucha) Rys. 7. Pionowa ścianka szczelna z grodzic PCV zabijana z korony wału z zastosowaniem osłony stalowej wielokrotnego użytku (źródło: fot. firma Pietrucha) Rys. 8. Metoda ciągłego wgłębnego mieszania gruntu (a) Trenczer na wale, (b) Trenczer w trakcie wykonywania przesłony, (c) Wykonana przesłona metodą ciągłego wgłębnego mieszania gruntu (źródło: www.dabi.com.pl)XX MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA TECHNICZNEJ KONTROLI ZAPÓRPrzykładem rozwiązania modernizacji wału starannie dostosowanego do warunków lokalnych jest modernizacja wału w miejscowości Arles we Francji (rys. 10). Celem poprawienia parametrów hydraulicznych i stateczności wału jego korpus został poszerzony. Zostało to wykonane poprzez wbudowanie w obie skarpy wału dodatkowych warstw gruntu z dogęszczeniem ich i ponownym wyprofilowaniem. Stopa skarpy odpowietrznej tego wału była położona znacznie wyżej niż skarpy odwodnej. Wysokie poziomy projektowej wody powodziowej w rzece i powiązana z nimi wysoka energia przepływu wskazywały na ryzyko powstania erozji podłużnej w pobliżu stopy odwodnej wału. Celem jej zabezpieczenia wbito wzdłuż niej w podłoże grodzice oraz wykonano ubezpieczenie w postaci zagłębionego w podłożu narzutu kamiennego. Jednocześnie grodzica stanowiła element szczelny wydłużający drogę filtracji w podłożu wału. Dodatkowe zabezpieczenie skarpy odwodnej wału przed erozją powierzchniową wykonano, wzmacniając również jej powierzchnię warstwą geokraty. Dodatkowo obie skarpy wału zabezpieczono siatką stalową mającą chronić korpus wału przed zwierzętami kopiącymi nory. Ze względu na przebiegającą w bezpośrednim sąsiedztwie wału drogę, aby zachować minimalny, rekomendowany spadek skarpy odpowietrznej w proporcjach 2 do 1, skarpę tę skrócono i podparto żelbetowym murkiem. W koronie wału wykonano drogę asfaltową, aby zapobiec w przyszłości degradacji korony wału.

  

com XX MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA TECHNICZNEJ KONTROLI ZAPÓR przeciwpowodziowej

  (LFD WG -the Levees and Flood Defences Working Group) (https://lfd-eurcold.inrae.fr/). Działa ona w ramach Europejskiego Klubu Międzynarodowego Komitetu Wielkich Zapór ICOLD (The International Commission on Large Dams). Została powołana podczas spotkania Klubu Europejskiego na kongresie ICOLD w Stavanger w czerwcu 2015 r. Jej zakres uprawnień został zaktualizowany na kongresie ICOLD w Wiedniu w 2018 r., ponieważ został tam powołany także nowy Komitet Techniczny ds. Wałów Przeciwpowodziowych (Technical Committee on Levees -TC LE) ICOLD-u. W konsekwencji LFD WG realizuje obecnie przede wszystkim następujące działania:

	DOI: 10.15199/22.2023.9.11
	Otrzymano/Received 19.06.2023. Przyjęto/Accepted 11.07.2023
	Key words: levees safety, advanced levees modernisation, levees modernisation
	in Poland, levees modernisation in France, international levee expert teams
	a) Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki Politechniki Krakowskiej, ul. Warszawska 24, 31-155 Kraków, Polska
	b) INRAE Sp. z o.o., 3275 Rte Cézanne, 13-100 Aix-en-Provence, Francja
	c) KPZK PAN, Polska

It also discusses several detailed examples of advanced levees modernisation solutions implemented in Poland and in France.

Autor do korespondencji/Corresponding author: dr inż. Krzysztof Radzicki, e-mail: krzysiek.radzicki@gmail.

roku w sprawie wykazu czasopism naukowych i recenzowanych materiałów z konferencji międzynarodowych.

Czasopismo "Gospodarka Wodna" jest indeksowane w bazie ICI