Hidrológiai Közlöny 2007 (87. évfolyam)
4. szám - Varga István–Csoma Rózsa–Berecz Endre: Az árvízi kockázatról, tekintettel a Római-part árvízvédelmére
44 HIDROLÓGIAI KÖZLÖNY 2007. 87. ÉVF. 4. SZ. - Biztosra vehető, hogy a III. árvízvédekezési fokozathoz rendelt 750 cm-es vízállás meghaladásra kerül; - A MÁSZ (867 cm) legalább egyszeri meghaladási valószínűsége ~ 28 %; - A koronaszint (~ 997 cm) legalább egyszeri meghaladásának valószínűsége ~ 0.5 %. Az előző adatok - jégmentes vízállásokat figyelembe véve - Budapest térségében a mentesített vagy mentesítendő és a mentesítés nélküli árterületekre vonatkozó „hidrológiai veszélyeztetés" összehasonlítására alkalmas jellemzői. Megváltoznak a veszélyeztetés jellemzői árvízmentesítés esetében. A veszélyeztetés csökkentését az árvíznek a védelmi létesítmény általi kizárása eredményezi a korábban vízjárta területről. Ugyanakkor a veszélyeztetés teljes mértékben nem szűnik meg. Mértékét a különböző meghaladási valószínűséggel várható árvízszintek mellett az árvízvédelmi létesítmény mindenkori véd-képessége, magassága, állékonysága, a víznyomásból származó terheléssel szembeni „teherbíró képessége", a meghibásodás lehetőségei is befolyásolja. Tekintettel arra, hogy mobil-gátak meghibásodásával, terhelés hatására történő tönkremenetelével kapcsolatban - szerencsére - statisztikai adatok nem állnak rendelkezésre, ezért a „szerkezeti veszélyeztetés" értékelésénél csak feltételezésekkel élhetünk. A Római-part tervezett árvízvédelmi fejlesztésének változatai fémszerkezetű mobil-gát alkalmazását irányozzák elő a 2. ábra szerinti jellemző adatokkal: „A" változat esetében: - Átlagos küszöbszintnek megfelelő vízállás: H kiiszö b ~ 860 cm - Koronaszintnek megfelelő vízállás: H koron a~ 997 cm - Átlagos szerkezeti magasság: m ~ 1.40 m - A mobil-gátas védvonal hossza: L=3 100 m - Mobil-gát oszlopok távolsága: /= 3.10 m „B" változat esetében: Küszöbszintnek megfelelő vízállás: H kíiszö b ~ 730 cm - Koronaszintnek megfelelő vízállás: H koron a ~ 997 cm - Szerkezeti magasság: m = 2.70 m - A mobil-gátas védvonal hossza: L = 3 100 m - Mobil-gát oszlopok távolsága: / = 3.10 m A mobil-gát esetleges tönkremenetelét - és következményként a mentesített árterület elöntését - eredményezheti a küszöbszint feletti víznyomásból származó, a főtartóként funkcionáló oszlopokra és az alépítményre átadódó terhelés ill. igénybevétel. A mobil-gát egy „/" hosszúságú szakasza - alépítménye, vagy(!) oszlopszerkezete - küszöbszint feletti „h" vízoszlop terhelésének hatására történő tönkremenetelének valószínűségét a következő exponenciális eloszlással közelítjük: k(h) = í}- exp(- A/; 3)); ln(l -k 0(h = m) )_ 0<h<m\ h = H - H k k 0(h = m)<p N(H kűS2ö b) sítés ellenére megmaradó „szerkezeti veszélyeztetés" /) a gát tervezhető „N" éves élettartamával megegyező időszakra vonatkozóan: d N(H,h) = p N(H)xk(h) Az összefüggés feltételezi a H vízállás meghaladása és a mobil-gát adott terhelés hatására történő tönkremenetele, mint véletlen események függetlenségét. A kjh=m) megválasztása azon feltétel alapján célszerű ill. lehetséges, hogy az esetleges szilárdságtani ill. gyártásiszerelési-karbantartási és építési hibák okozta tönkremenetel d N(H,h) valószínűségének maximumára („szerkezeti veszélyeztetés" ) a teljes vízterhelés (0<h<m) tartományában nem engedhető meg nagyobb érték, mint a gátkorona meghágásának PN(H koron a) valószínűsége („hidrológiai veszélyeztetés") a gát tervezett N éves élettartama alatt. [d N(H,h)] max <PN(Hkorona) A Római-parti gát „A" változat küszöbszintjének megfelelő H künö b = 860 cm, ill. a „B" változatnál H kUszö b = 730 cm esetére vonatkozó, gát tönkremenetelt eredményező k(h) valószínűség-vízállás kapcsolatokat a 4. ábra „1" és „2" görbék szemléltetik. Az „A" változatnál a szerkezeti magassággal (m = 1.40 m) megegyező víznyomásnál a védelmi szakasz egy elemének (oszlopának vagy alépítmény szakaszának) mentett terület elöntését eredményező tönkremeneteli valószínűségét k„(h=m) = 0.5, ill. a „B" változatnál k o(h=m)=0.1 tételeztük fel. A mobil-gátak szerkezeteinek legalább egyszeri tönkremenetelét (meghibásodását) is figyelembe véve a d 4 0(H,h) 40 éves élettartam alatti tönkremenetel vízállás-valószínűség kapcsolatát („szerkezeti veszélyeztetését") a 4. ábra „3" és „4" görbéi szemléltetik. A k 0(h=m) = 0.5 ill. a k a(h=m) = 0.1 alapfeltételek a gyártási-szerelési-karbantartási és építési technológia, valamint az ellenőrzés szempontjából is mértékadó feltételt jelentenek. A több mint 1 000 oszlopból és alépítményi szakaszból álló gátszerkezetekre mértékadó (szerkezeti magasságnak megfelelő) vízterhelés hatására egy oszlop vagy egy alépítmény szakasz tönkremenetelének valószínűsége az „A" esetében maximum ~ 5 x 10" 4 ill. a „B" esetében „csak" mintegy ~ 10 " 4 lehet. A k 0(h-m) a szerkezeti magassággal megegyező víznyomás mellett (a koronaszinttel megegyező vízállásnál) legalább egy oszlop vagy a hozzá tartozó alépítmény szakasz tervezési, gyártási, karbantartási ill. építési feltételeket meghatározó - tönkremeneteli valószínűségét jelenti. A mobil-gát esetleges tönkremenetelét eredményező vízállás is valószínűségi változó. A mobil-gátas védelmi szakasz egy eleme (oszlopa vagy alépítmény-szakasza) küszöbszint feletti vízállásból (h) származó víznyomás hatására történő tönkremenetelének a valószínűsége (az árvízmenteMeghaladási valószínűség, p[1] 4. ábra: Szerkezeti veszélyeztetés „1" - „A" változat tönkremeneteli valószínűsége, ko= 0.5; „2"- „B" változat tönkremeneteli valószínűsége, k 0= 0.1; „3" - „A" változat szerkezeti veszélyeztetés; „4" - „B" változat szerkezeti veszélyeztetés; A 4. ábra szerint a mobil-gátas árvízvédelem esetén figyelembe vehető szerkezeti veszélyeztetés jellemzői a rögzített feltételek mellett a következők:
