Hidrológiai Közlöny, 2017 (97. évfolyam)
2017 / 4. szám - SZAKMAI CIKKEK - Nyiri Gábor - Zákányi Balázs - Szűcs Péter - Nagy Gábor - Kiss Tibor: Árvízvédelmi töltések, völgyzáró gátak altalajának hidraulikai modellezése és állékonyságvizsgálata
49 Nyíri G., Zákányi B., Szűcs P., Nagy G. és Kiss T.: Árvízvédelmi töltések, völgyzáró gátak... ző, hogy olyan szerkezeti elemeket tartalmaznak, melyek irányítják a viz szivárgását, így ezen szivárgási viszonyok ismerete elengedhetetlen. Munkánk kapcsolódik egy korábban készített tanulmányhoz (Zákányi és Szűcs 2010), melyben az altalajadottságok nem lettek figyelembe véve. Jelenlegi tanulmányunkban vizsgáljuk a szivárgási viszonyokat az altalaj figyelembe vételével, valamint a víz rézsűállékonyságra gyakorolt hatását. A modellezések során lehetőségünk volt két program használatára, és összehasonlításukra. ÁRVÍZVÉDELEM HAZÁNKBAN A középkorban az árvíz nem volt nagymértékű vízkártényező. A folyók környezete még a természetes állapotot mutatta, széles, nagy árterek, nagy erdős területek, melyek az árvízi vízszintet nagymértékben csökkentették. A mezőgazdaság fejlődése magával vonta a folyók szabályozásának, az árterek lecsapolásának szükségességét. A Tisza szabályozásakor az összefüggő töltések építésével az azonos biztonságot az azonos magasságú töltések jelentették gyakorlatilag a múlt század végéig. A töltés előirt magasságát a korábban tapasztalt legnagyobb árvízhez igazították magassági biztonság hozzáadásával (Nagy 2000). A folyók szabályozásával, az infrastruktúra fejlődésével, valamint a mezőgazdasági területek növekedésével azonban a folyók legnagyobb vízszintjei mindinkább növekedtek (Vágási 2007). Az akkori védekezési filozófia alapján eljárva a töltések folyamatos magasításával, és több ütemben való kivitelezésükkel úgynevezett hagymahéj-szerkezetű töltések alakultak ki (1. ábra). 1. ábra. A Széchenyi-gát magasságának növelése az 1845-1890-es években a Tiszadob és Polgár közötti szakaszon (Mihalik 2000) Figure 1. The height increasing of Széchenyi - dam, during 1845-1890, between Tiszadob and Polgár (Mihalik 2000) A töltés szerkezetén kívül egy másik problémával is számolnunk kell. A töltések nagyrészt nem megfelelő altalajra épültek, melyekben vízvezető rétegek is találhatóak. Ezen vízvezető rétegek jelenléte megnöveli a buzgárok kialakulásának valószínűségét (Nagy 2014). Az árvízvédelem kulcseleme az árvízvédelmi gát állékonysága. Az árvízvédelmi gát meghibásodása, tönkremenetele, mint veszélyforrás, magában hordozza a katasztrófa lehetőségét (Nagy 2005). Hazánkban lévő víztározók az ivóvízellátás mellett ellátnak árvízvédelmi feladatokat is oly módon, hogy a káros víztöbblet lefolyását késleltetik. A hazai víztározókat nagyrészt völgyzárógátak határolják, melyek töltése általában olyan agyagból épült, amit a legtöbb esetben nem tekinthetünk vízzárónak. Ezen okból kifolyólag a gáton át történő szivárgást kontrollálni kell, és megfelelő módon kivezetni a töltésből. A gáttestbe épített szivárgó feladata a veszélyes átnedvesedés megakadályozása, valamint a töltésben kialakuló veszélyes nyomásértékek csökkentése. Anyaga többnyire durvaszemcsés homok, homokos kavics. Beépítésének előnye, hogy a vízoldali támasztótestben szivárgó vizeket összegyűjti, és kivezeti a töltésből, megakadályozva ezzel azt, hogy a töltés teljes keresztmetszetében átnedvesedj en. AZ ALKALMAZOTT VIZSGÁLATI MÓDSZER Vizsgálataink során három Tisza-menti árvízvédelmi töltést (Cigánd, Révleányvár, Halászhomok térsége), továbbá két tározó (a Rakacai-, és a Lázbérci-víztározó) gátját modelleztük. A szivárgási modellekhez alkalmazott program a Groundwater Modelling System 10.0 SEEP2D modulja, a rézsűállékonysági vizsgálatokhoz pedig a Groundwater Modelling System 10.0 UTEXAS modulja, valamint a Soilvision Slope modulja szolgált. Mindegyik program a numerikus módszerek közül a végeselemes módszert alkalmazza. A „numerikus” szó ebben az esetben az alkalmazott közelítő megoldás jelzője (Völgyesi 2008). A numerikus megoldások úgy közelítik a valós helyzeteket, hogy mind időben, mind térben szakaszolják a lezajló folyamatokat (Kovács 2004). A végeselem módszernél, a véges differencia módszerrel ellentétben, az adott geometria tetszőleges alakú elemekkel pontosan lefedhető. így sokkal jobban igazodnak az elemek a valós tartományhoz, mint a véges differencia rácsháló alkalmazásánál (Zákányi és Szűcs 2010). Az elemek igazodása az eredeti geometriához segíti a modell pontosítását, valamint az átszivárgó vízmennyiség pontosabb meghatározását. A hidrodinamikai modellek egy időben állandó „steady state” állapotot mutatnak, mivel a SEEP2D modul tranziens állapotot nem tud kezelni. A völgyzáró gátak esetében a tározó vízszintjének relatíve kismértékű ingadozása van, így a „steady state” állapot feltételezhető. Az árvízvédelmi töltéseknél pedig egy tartósan magas árhullám képpel számoltunk. VÖLGYZÁRÓGÁTAK, ÉS ÁRVÍZVÉDELMI TÖLTÉSEK ANYAGJELLEMZŐI Az árvízvédelmi töltések, és völgyzárógátak vizsgálata során több paramétert kellett megadnunk. A szivárgási modellekhez horizontális, és vertikális szivárgási tényezőket, a rézsűcsúszások modellezéséhez kohéziót, belső súrlódási szöget. Szükség volt még a szabad hézagtérfogat értékekre is, egyes jellemzők meghatározásához. Az alkalmazott paraméterek egy részét az Észak- magyarországi Regionális Vízmüvek ZRt-től kaptuk, másik részét a korábban készített tanulmányból vettük át. A vizsgált védművek geometriájára vonatkozó adatokat az ÉRV ZRt, valamint az ÉMVIZIG bocsátotta rendelkezésünkre. A modellezés során a program által kért paraméterek nem álltak teljes mértékben rendelkezésünkre, és a mintavétel, illetve laborvizsgálatok, csak a megfelelő engedélyekkel lehetségesek, illetve az árvízvédelmi töltéseknél csak indokolt esetben engedélyezett. Mindezen okokból kifolyólag ezen adatokat származtatnunk kellett.
