Hidrológiai Közlöny 2010 (90. évfolyam)

3. szám - Nagy László–Takács Attila: Tőzeg tát tönkremenetele. Egy holland gátszakadás tanulságai

50 Tőzeg gát tönkremenetele: Egy holland gátszakadás tanulságai Nagy László - Takács Attila BME Geotechnikai Tanszék. 1111. Budapest, Műegyetem rp. 3. Kivonat: Az árvízvédelmi és csatorna gátaknak hagyományosan nagy szerepük van a hollandok mindennapi életében. Ezek a gátak segítik a folyóvizek árhullámainak biztonságos levezetését, illetve víztelenítik a tenger szintje alatt fekvő mélyföldeket. 2003. augusztus utolsó harmadában Hollandia nyugati részében (Rotterdam és Wilnis mellett) két tőzeg gát ment tönkre váratlanul egy erősen száraz nyár végén. Mindkét gátnál tőzeg volt a jellemző talaj. Jelen közleményben a Wilnis melletti suvadást ismertetjük. Kulcsszavak árvízvédelem, tőzeg, gátszakadás. Bevezetés A sürün lakott Hollandia nagy része erősen iparosodott terület. Az épített környezet, az ingatlan tulajdonok kialakulásának előfeltétele a terület víztelenítése, a vízkárokkal szembeni biztonság megteremtése. A csatornák és a gátak, mint a holland vízgazdálkodás évszázados emberalkotta elemei továbbra is kulcsszerepet töltenek be a vízi szállítás, a kikapcsolódás és a gazdasági infrastruktúra területén. Hollandiában közel 3000 km hosszú csatorna-töltés épült tőzegen, ezek több mint 1000 km" terület víztelenítését oldják meg, elvezetve a vizet az Eszaki-tenger és a nagy folyók partján lévő szivattyútelepekhez. A csatornában a vízszint több méterrel a mentett oldali terepszint felett van, azonban még így is az átlagos tengervízszint alatt. A gátak és csatornák feladatuk ellátásával lehetővé teszik a biztonság optimalizálását a különböző területhasználatokra, ami a fenntartható fejlődés alapja. A megfelelő állékonyság kialakítása a jövő fejlődésének záloga. A bemutatásra kerülő gátszakadás-vizsgálati eredményei és a tönkremeneteli mechanizmussal kapcsolatos következtetések a biztonsági megközelítés kiszélesítését igénylik tőzeg gátak esetén. Előzmények 1960. januárjában egy gátszakadás történt az Amszterdamhoz közeli Oostzaan településen, aminek következtében a víz több házat elárasztott. Ezért egy kormányzati bizottságot hoztak létre azzal a feladattal, hogy meghatározzák, mely elsődleges és másodlagos gátak nem biztonságosak. Jelentést készítettek az illetékes minisztérium számára először az elsődleges gátakról, majd 1993ban a másodlagos gátakról, amiben a következőket állapították meg: „A 200 legfontosabb polderhez tartozó 1730 km hosszúságú másodlagos gátnál 323 km hosszú szakaszon nem volt elegendő a biztonság. Ebből 167 km -nyi szakaszt már fejlesztettek, de 156 km-en továbbra sem mutatható ki a kellő biztonság. (1993. január 1.)" A Wilnis területén lévő gát is ez utóbbiak között volt. Annak ellenére, hogy a miniszter és a kormányzati bizottság részére nem állt rendelkezésre pénzügyi forrás ezekre a feladatokra, a miniszter utasítást adott a nem biztonságos gátak bővítésére. Az állékonyság vizsgálati előzmények mellett nem hanyagolhatók el a meteorológiai körülmények sem. Hollandiában 25 évenként van olyan száraz év, mint 2003-ban volt. Ezért a víztartalom csökkenésének hatását, vagyis a súlycsökkenést és a zsugorodást is figyelembe kell venni a számítások során. A szárazság hatására víztartalom csökkenés és zsugorodás játszódik le. Tőzeg-gátaknál a víztartalom csökkenése jelentős tömegcsökkenést is jelent, ugyanakkor a koronában húzási repedések alakulhatnak ki, ami egy hirtelen újranedvesedéskor megtelik vízzel és többlet nyomóerőt fejt ki. A teriilet és a tönkremenetel bemutatása Nyugat-Hollandiában sok gát anyaga tőzeg (7. kép), azonban a helyenként 5-6 méter vastag tőzeg nem jellemezhető egyetlen homogén rétegként. A különböző tőzegek közül talán a rostos tőzeg nyírószilárdsága a legalacsonyabb. A tőzegben a legnagyobb méretű növényi maradványok jellemzően vízszintesen helyezkednek el, ami markáns anizotrópiát okoz. Az eredeti hidrológiai helyzet a tönkremenetel után készített feltárásokból rekonstruálható volt: a talaj elszíneződése azt jelezte, hogy a gáttestben kialakuló vízszint gyakran és tartósan emelkedett a gátkorona szintje alatti 0,5-0,7 méterig és a mentett oldali rézsüláb alatti 0,3 méteres szintig. Hollandiában gyakran visszatérő kép, hogy a csatorna partját szádlemezek védik a hullámzástól, a vízi jármüvek okozta elhabolástól. A tönkrement tőzeg gátnál a vízoldalon fa szádlemezek voltak leverve. A szádfalat a csatorna és tőzeg alatti agyag rétegbe fogták be. Zavartalan állapotban a csatorna vize nehezen kommunikált az agyag alatti alsó homok réteggel, mert az agyag megállította a szivárgást. A csatorna töltése mintegy 60 méter hosszon mozdult el átlagosan 6 métert vízszintes irányban (i. kép). A függőleges elmozdulás nem volt jelentős, csak néhány deciméter. Vízszintes, sík csúszólap volt rekonstruálható a kialakult geometriából, amit a fúrások és a nyílt feltárás eredményei is alátámasztottak. A mentett oldali rézsülábnál egy magas nyárfa állt, aminek olyan erős lehorgonyzást biztosított a gyökérzete, hogy a fa a gáttest elmozdulása után is a helyén maradt, kettévágva az elmozduló földtömeget. A mentett oldali felszínen tapasztalt repedések megjelenése után 0,5-1 órán belül a gát tönkrement. A tönkremenetel elsődleges mechanizmusa tranziens jelenség volt, ami kevesebb, mint 15 percig tartott. A szélesre nyílt repedéseken keresztül a csatorna leürült (2. kép), megszűnt a hidraulikus nyomás mind vízszintesen, mind az alsó homokrétegen keresztül. Wilnis közel álló épületei kisebb mértékben károsodtak, a kiömlő víz lepelszerű elöntést okozott. Geotechnikai vizsgálatok A geotechnikai vizsgálatok a gátszakadás után 10 órán belül megkezdődtek, párhuzamosan a felszínmozgás részletes geodéziai felmérésével. A talajvizsgálat nagy átmérőjű magminták vételéből és CPTu szondázásból állt, és kiterjedt az elmozdult valamint a nem károsodott részre is. A tőzeg durva szerkezete miatt a zavartalan minták átmérője folyamatosan 0,4 m volt. A rétegek sűrűsége miatt a zavartalan talajminta hosszát célszerű volt növelni, így 0,5 - 1,2 m hosszú magmintákat vettek. A nagyméretű talajminták lehetővé tették nagy triaxiális cellák alkalmazását valamint a telített áteresztőképességi együttható meghatározását. A tőzeg mintákból száradási zsugorodási és vízvisszatartási vizsgálat is készült. A telítetlen tőzegek áteresztőképességi együtthatójának meghatározása a szivárgási vonal és szivárgási nyomás kialakulásának körülményeit volt hivatott vizsgálni.