Hidrológiai Közlöny 2002 (82. évfolyam)
4. szám - Horváth Emese: Tározók megfelelő biztonságú tervezéséhez figyelembe veendő árvízhozam
233 Tározók megfelelő biztonságú tervezéséhez figyelembe veendő árvízhozam A cikk elsősorban P. Rissler: Dimensioning of the design flood as part of a reservoir safety concept ( Hydropower and Dams, Issue Four, 2001.) c. tanulmánya ismertetésével a völgyzárógátak biztonság elemzésével, ennek eszközeivel foglalkozik; különös tekintettel a mértékadó árvíz meghatározására. Felhívja a figyelmet a valószínűségi megközelítés előnyeire. Horváth Emese VITUKI Consult Rt., 1095. Budapest, Kvassay J. u. 1. Kivonat: Kulcsszavak: árvíz, víztározás, biztonság. Németországban a DIN 19700 szabványban alkalmaztak először valószínűség alapú megközelítést a tározók és a gátak kapcsán. A hosszú távra előretekintő megközelítésnek az adott műtárgy - esetünkben a gát - tönkremeneteli valószínűségének vizsgálata, illetve az abból következő kockázat számszerűsítése a célja. Ez a módszer - a különböző tönkremeneteli módok bekövetkezési valószínűségei és/vagy a kapcsolódó kockázatok összevetését; - az elfogadhatatlanul magas kockázatok felismerését, elhárítását; - a gát összes lehetséges tönkremeneteli módozatai bekövetkezése valószínűségének és az építésből származó összes kockázatnak a meghatározását teszi lehetővé. P. Rissler, a kivonatban hivatkozott szerző tanulmányában bemutatta a javasolt módszer alkalmazásánál figyelembe vett szempontokat és eszközöket, feltárta jelenlegi ismereteink hiányosságait. Arra törekedett, hogy az eljárásban a mértékadó árvíz meghatározása az őt megillető helyre kerüljön. 1. Eseménysor és valószínűség Korábban az erők és ellenerők összehasonlításával, azokat determinisztikus változóknak véve számították a tönkremenetellel szembeni biztonságot. Mivel az erők és az ellenerők értéke is változik, a biztonsági tényező bevonásával közvetett kapcsolat jön létre. Ez az eljárás figyelmen kívül hagyta, hogy a szerkezet egy pontján történt túlterhelés nem szükségszerűen vonja maga után az egész műtárgy tönkremenetelét. A károsodás helyi jellegű is lehet, amikor a műtárgy csak részlegesen veszti el a szerepét. Egy kőszórás-gát esetében pl. az alvíz oldali rézsűcsúszás nem okoz automatikusan ellenőrizhetetlen vízeresztést, és a gátkorona ép marad. Ugyanakkor a vízszint az adott időszak, vagy a megelőző intézkedések miatt alacsony lehet, így a továbbiakban a gát meghágása nem fenyeget. Általános tapasztalat, hogy a gátak rugalmasan viselkednek a részleges tönkremenetellel szemben. A rendszer rugalmasságára további biztonságot jelentenek a kötelező megfigyelések és ellenőrző mérések. A biztonsági vizsgálat esetén a kezdő eseménytől induló teljes eseménysort kell áttekinteni. Ennek eredménye igen eltérő lehet. Befolyásolhatja, hogy egy gátról, vagy gátrendszerről van-e szó, illetve, hogy az ezeket működtető személyzet mit tesz. Az eseménysor elemzését eseményfa segítségével végezhetjük. Egy földgát eróziójának vizsgálata (1. ábra) során azt tapasztaljuk, hogy megfelelő tervezés, minőség biztosítás és a jó szervezés segítik a nem kívánatos események elkerülését. Az egyes eseményekhez és a hozzájuk tartozó reakciókhoz bekövetkezési valószínűségek rendelhetők. Az esemény bekövetkezési valószínűsége p f i, a reakció valószínűsége l-p £. A példaként választott földgát károsodásának a valószínűsége a következőképen írható fel: Pü'Pfl 'Pp. < l-Pf3)< ]-PfA)<' í-Pf5)-( í-Pf6) + Esemény sor A vízzáró mag nem erodálódik Szűrök működése Szivárgó vizek észlelése Információ továbbítása Helyzetfelmérés válaszintézkedések Vízszintcsökkentés a gátszakadás elkerülésére Eredmény: O normális működés D károsodás F tönkremenetel 1. ábra Egy földgát eróziójának eseménysora 2. Kockázati mátrix Az 1. ábra csak egyféle tönkremenetel esetére (erózió) mutatja be a formailag előállítható elágazásokat. Egy-egy gát azonban sokféle veszélynek ki van téve, amelyek akadályozzák hogy a tervezett módon működjék. A tervezettől eltérő működésnek három formája lehetséges: rossz működés, károsodás és tönkremenetel. A továbbiakban csak a gát tönkremenetelével foglalkozunk. Az alábbi kockázati mátrixnál az egyik tengelyen a gát részei (hol?), a másik tengelyen pedig az összes lehetséges hatás (mi okozza?) szerepelnek kockázati tényezőként. A vizsgálandó tényezők a gát szerkezetétől függően változnak. A szerző tanulmányában egy a gátakra vonatkozó általános kockázati táblázatot mutat be. 3. Esemény bekövetkezési valószínűségének meghatározása Az 1. táblázatból kitűnik, hogy a gátakat ért hatások eredete nagyon különböző lehet. Ennek megfelelően a kapcsolódó valószínűségek számítási módja is eltérő. Háromféle módszert alkalmazunk: - amikor fizikailag és számszerűen adott határérték áll rendelkezésre, - a tapasztalat statisztikai értékelését, és - a mérnöki értékelést. 3.1. Fizikailag és numerikusan igazolt küszöb-feltételek Az alábbiakban azzal foglalkozunk hogy miként lehetséges a küszöb-feltételek ismeretében az esemény bekövetkezési valószínűségeket előállítani. A Mohr-Coulomb szabály szennt a nyomószilárdság, a kohézió és a súrlódási szög között - talajra, kőre, betonra és vasra vonatkoztatva - számos összefüggés létezik (2. ábra). Pn Pf2 1-Pn 1 "Pn
