A gazdaságos útpályaszint-meghatározás fakadóvizes belterületen

A gazdaságos útpályaszint-meghatározás fakadóvizes belterületen Somfai András közlekedéstervező szakmérnök és önkormányzati szaküzemgazdász, Győri Baross Műszaki Klub [email protected]

1. Bevezető Az ezévi árvíz nemcsak hatalmas károkat okozott, hanem ráirányította a figyelmet az elvileg árvédelmi töltésekkel védett települési területek mélyfekvésű részeinek vízrendezési problémáira is. Ezek között is megkülönböztetett figyelmet érdemel a töltések mentett oldali lába környékén magasvíz idején kialakuló fakadóvíz, amely belterületen utat, épületet és közművet egyaránt veszélyeztetés a polgárok biztonságérzetét csökkenti. Az előadás konkrét példák alapján szeretné a figyelmet felhívni ezen összetett műszaki-gazdasági-társadalmi hatású jelenség komplex kutatásának szükségességére. 2. A jelenlegi helyzethez vezető folyamat A 18. század előtt Európa nagy részét hatalmas erdőségek és kiterjedt mocsarak foglalták el, melyek ún. puffer-hatása miatt az árhullámok általában alacsonyak és hosszan tartók voltak (1.a. ábra.). Ez a hozzávetőleges egyensúly a 18. század gazdasági fellendülése nyomán megbillent, mert megugrott a mezőgazdasági termékek iránti kereslet és egyre több dombés hegyvidéki erdő helyén alakítottak ki szántót. A lecsupaszított lejtőkön felgyorsult a víz lefolyása, és emiatt egyre magasabbak lettek az árvizek is (1.b. ábra.). Ekkor rákényszerült az ember a vízparti települések töltésezésére, „körgátak” építésére. A további szántóterületigény miatt azonban hatalmas mocsaras területeket is lecsapoltak, miért is az árvizek tovább emelkedtek és a folyókat most már végig töltések közé kellett fogni (1.c. ábra.). Az emelkedő árvizek és a töltésépítők versenyfutása a 20. században is tovább tartott, növelve a fakadóvizes és belvizes konfliktusokat (1.d. ábra.). Mivel a védvonalak nem emelhetők az égig, a 21. században más megoldásokat ill. megoldás-kombinációkat kell keresni (1.e. ábra.). A belvíz és a fakadóvíz azonban sosem küszöbölhető ki teljesen, sőt egyelőre a problémák növekedésével számolhatunk. A kérdéssel tehát mindenképpen indokolt foglalkozni.

2

3. Árvízi és árvédelmi fogalmak Legelőbb célszerű egyértelművé tenni néhány pontatlanul használt fogalmat (2. ábra.). - Hullámtér: az árvédelmi töltések közötti terület. - Ártér: Az a mentettoldali terület, amelyik alacsonyabban van a hullámtéri árvíz szintjénél - Belvíz: ”rendes körülmények között vízzel nem borított földterületnek a talajvízből vagy csapadékvízből származó, időszakos víz alá kerülése” (Idézet a 178/2010. sz. kormányrendeletből.) - Fakadóvíz: a belvíz egy fajtája, amely a magasvíz nyomása következtében a töltés alatt átszivárog és a töltés mentett oldali lába környékén fakad fel a talajból. Az útpályák szempontjából azonban nemcsak a felszínre jutó belvíz a fontos, hanem a térszint alatti talajvíz is, ha az útpályát bizonyos kritikus mértékig alulról megközelíti.

3

4. A talajvíz- és fakadóvíz-lejtő kérdése Annak érdekében, hogy a talajvíznek az útpályára gyakorolt hatását jobban megértsük, célszerű megismerkedni egy természetes, de nem nagyon emlegetett jelenséggel, a fakadóvíz-talajvíz-lejtővel. Ez néhány deciméter vízszint-különbséget jelent a töltés-közeli 100-200 m széles sávban, a töltéstől a mentettoldali terület belseje felé. A víz az útburkolatokat kétféle módon veszélyezteti: az altalaj alulról történő átvizesedésével, illetve a felülről történő vízborítással. Az első a pályaszerkezet fix alátámasztását megszűntetve a teherbíró képességet csökkenti, míg a másik megbonthatja a hajlékony pályaszerkezetek anyagát. Ezért ha valamely burkolat a talajvíz-lejtő területére esik, szükség van az adott helyen létező vagy várható vízszint ismeretére ahhoz, hogy felkészülhessünk az esetleges káros hatások kivédésére. Bár a károkozás mértéke és a védekezés lehetősége természetesen több tényezőtől függ, a talajvíz-fakadóvíz szintje kulcs-tényezőnek számít. Megismerése ill. előrebecslése alapvető fontosságú mind a várható kár, mind pedig a védekezési mód és költségek meghatározásához. És itt mindjárt elérkeztünk a kérdéskomplexum első, alapvető gyakorlati-szemléleti problémájához. A vízügyi szakágazat ugyanis – a normál ár- és belvízvédekezéssel ellentétben – nem fordít elegendő figyelmet a belterületi fakadóvizekre ahhoz, hogy elegendő adata legyen a károkozás megelőzéshez. Kétségen kívüli, hogy az igazgatóságonként sokszáz kilométer töltés és ezer km²-nyi belvizes terület mellett eltörpül az összesen néhány-tíz kilométer hosszú és 100-200 m széles belterületi fakadóvizes szakasz, azonban ezek részletes megismeréséhez fajlagosan sokkal több adatra és elemző munkára lenne szükség. Erre már nem jut elég anyagi és szellemi erő. Hátrányos az is, hogy a töltésmenti területsávokkal (is) foglalkozó vízügyi, a településtervező, az építész és a közlekedési szakmák között – valamint általában az érintett ingatlantulajdonosok között is – hiányzik az e problémákkal foglalkozó párbeszéd és együttműködési készség. Így aztán a beépített területen nem ismerjük a töltésmenti területsáv vízjárását, miértis igen nehéz valamely komplex megoldást (szádfal, szűrőkút, térszint-emelés, stb.) összehozni az alkalmankénti – „csak” vízügyi belső szervezést igénylő – homokzsákos védekezés helyett. A helyzetet érdemes példákon keresztül, mélyebben is elemezni. Egyik eset: Győr egyik Mosoni-Duna-menti városrésze fejlesztési tervéhez 1986-ban készített vízügyi tanulmány megállapította, hogy a feltölteni és beépíteni tervezett mélyfekvésű terület melletti családiházas övezetből 8 hektár belvizes ill. fakadóvizes. Bár a területen akkor mindössze 14 lakóépület volt, „a beépítések miatt itt feltöltéssel már nem lehet számolni” kijelentéssel tovább nem foglalkoztak vele. Ma a nevezett 8 hektáron 60 lakóház van, teljes közművesítéssel, útburkolatokkal, és van még néhány beépítetlen telkek. 2010. júniusában, a rövid idejű, és a mértékadó győri árvízszintnél 80 cm-rel alacsonyabb magasvíznél a terület egyik utcájában csurgott a fakadóvíz (3. ábra.) és ugyanott egy új lakóháznak a folyó felőli fala tövében állt a víz. A háztulajdonos szerint ő szerette volna az épületet magasabbra tenni, de az építési hatóság ragaszkodott a meglevő útpálya szintjéhez való igazodáshoz.

4

5

Másik eset: Az előbb említett fejlesztési területnek a Mosoni-Duna töltése melletti új útpályáján az említett árhullám idején keresztben átcsurgott a töltés alatt átszivárgó fakadóvíz (4. ábra.). Az útpálya azon szakasza mintegy 60 cm-rel van alacsonyabban az 1985-ös vízügyi tanulmány alapján előírt pályaszintnél, amely adat az évtizedek során valahogy „kiveszett” a többször átdolgozott tervekből. Pedig 2002-ben a várost a korábbi mértékadó árvízszintnél 54 cm-rel (!) magasabb árvíz is érte… Kérdés, hogy az eredetileg tervezett – vagy az 54 cm-rel vagy egy részével megnövelt – szintű úton is átfolyt volna a víz? A harmadik: A nevezett töltéslábi útpálya mellett új lakóház épül. A júniusi magasvíz idején a védőtöltés és az útpálya alatt átszivárgó fakadóvíz körbevette az épület betonalapját (5. ábra.). Milyen műszaki, jogi és morális következtetéseket kellene ebből az esetből levonni?

A tanulságok tehát sokrétűek. a., Minden esetben mérlegelni szükséges, hogy helyes-e igazodni a szakszerűtlenül meghatározott szintű – vagy régebbi árvízszint-fakadóvízszint figyelembe vételével épült – utakhoz és épületekhez, mert a veszélyeztetettség leértékeli az új létesítményeket is. Ahol a fakadóvíznek a térszint alá fojtása érdekében reálisan lehet néhány decimétert a szinteken emelni, ott célszerű emelést előirányozni, mégha azt hosszabb időtávon lehet csak megvalósítani (6. ábra.). A térszint, az útpálya-szint és az épület-tőszint emelési előirányzatainál ugyanis számolni lehet azzal, hogy az épületek általában 50-100 év alatt, az útburkolatok pedig 30-50 év alatt tönkremennek ill. szakmailag elavulnak és lecserélik őket. Természetesen korrekt módon meg kell oldani az eltérő emelési fázisokban levő építmények szint-kapcsolatait az átmenet évei-évtizedei alatt is, és sajnos bekövetkezhet olyan

6 kedvezőtlen konstelláció is, hogy 50 év alatt vagy 50 éven túl sem emelhető meg valamely közterület szintje egy „túlélő” épület, műemlék, vagy nagy középület miatt. Ettől azonban még nem szabad meghátrálni a többi építmény biztonságos szintre emelésétől –, utak esetén akár 20-30 cm-es és 20-30 éves lépcsőkben végrehajtható ütemezéssel. De mi alapján állapítjuk meg, hogy mi a „biztonságos” szint és milyen alapon lehet dönteni résfal, szűrőkútsor vagy a térszint-emelés költséges megoldásai között? A módszertan kidolgozása a jövő feladata. Bár az emelések zöme valószínűleg 50 cm alatti, a budai Batthyány tér környékén találkozhatunk 1,5 m mélyen maradt „túlélő” műemlék épületekkel; a lágymányosi Dombóvári úton nemrég bontottak el egy 2 m mélyen volt öreg épületet; a szegedi városháza térségében pedig 4 m-es általános térszint-emelést hajtottak végre az 1879-es árvíz után. A megoldások tehát igen változatosak.

b., A felszínen megjelelő belvíz általában és nagyjából vízszintes, a fakadóvíz azonban a térszinten, a talajvíz pedig a térszint alatt követheti a térszint lejtését. Vagyis egy belvíz-tó vízszintes felszínnel nyaldoshatja egy töltés lábát (7a. ábra.), de ha a töltésmenti sávot elkezdjük feltölteni, a kapillaritás és a fakadóvíz-utánpótlás miatt fakadóvíz-talajvíz-lejtő alakul ki (7b. ábra.), a megemelt töltéslábtól a mentett terület felé. A térszint fokozatos emelésével elérhető, hogy a fakadóvíz alatta maradjon a feltöltési szintnek és száraz maradjon a felszín a mértékadó árvíz idején is (7c. ábra.).

7

c., A töltés-közeli fakadóvizes területsávok fakadóvíz- ill. talajvíz-lejtőjének tulajdonságaira igen kevés adat áll rendelkezésre, nincsenek számítási sablonok sem. Az alapvetően az öblözetek áttekintő megismerésében érdekelt vízügyi szervek egy-két észlelőkút adataiból is tájékozódni tudnak, nincs igényük és anyagi erejük sem arra, hogy a védendő terület töredékét kitevő töltésmenti fakadóvizes sávokba (8. ábra.) sűrűbb kútsorokat telepítsenek és észleljenek. Pedig ahol ezekben a sávokban árvízszint alatti épületek, bejáratok, utak, közművek, stb. vannak, ott a fakadóvíz nemcsak fizikailag okoz kárt és védelmi kiadásokat, hanem erős demoralizáló hatása is van a polgárokra. Emiatt hosszabb időtávon a 21. század polgárának természetes igényeként fogalmazható meg az, hogy belterületen ne legyenek látható fakadóvizek! Ahhoz azonban, hogy meg tudjuk határozni ennek konkrét lokális tennivalóit, a vízügyi és a környezeti jellemzők részletes feltérképezésére van szükség, ráadásul többféle vízjárási körülmények között is. A fakadóvíz megjelenése és mozgása ugyanis függ az al- és feltalaj geotechnikai tulajdonságaitól, az árvízi szintkülönbségtől és az árhullám tartósságtól, a fakadóvíz-sávon túli viszonyoktól, a beépítettségtől, burkolattal való borítottságtól, de a talaj pillanatnyi víztartalmától és a talajvíz szintjétől is. Ezek megismerésére, megbízható korrelációk felismerésére és a mértékadó talajvízszint megállapítására valójában évtizedes-többévtizedes észlelési sorok kellenek, a vizsgált vízfolyás vízjárási jellemzőinek függvényében. Vagyis térben és időben szélesen kiterjedt kutatásokra van szükség.

8

5. Az útpályaszerkezet alatti teherbíró száraztalaj vastagságának kérdése Az útburkolatok szempontjából azonban nem elég a belvíz-fakadóvíz-talajvíz maximális szintjének meghatározása, hanem azt is tisztázni kell, hogy ehhez viszonyítva mennyivel kellene magasabbra tenni az útpályaszintet ahhoz, hogy a pályaszerkezet megbízhatóan teherbíró legyen? Az hamar belátható, hogy kockázatos lenne a pályaszerkezetet közvetlenül a talajvíz szintjére tenni, mert a vízzel telített talajrész képlékennyé válhat, a keréknyom-vonalban kapott terhelés és a forgalom okozta vibráció hatására oldalirányban kitérhet és a burkolat vályúsan deformálódva tönkremehet. Itt válik a kérdés igazán komplex műszaki-gazdasági problémává. A válasz ugyanis függ a mértékadó közúti forgalom nagyságától és összetételétől, a burkolat erősségétől, a közművektől, a szabad közterület-felület (zöldsáv) méretétől, a talaj anyagtani tulajdonságaitól, a mértékadó árhullám tartósságától, és minden bizonnyal még több további tényezőtől is. Felmerül kérdésként az is, hogy a „tartósság” az útpálya szempontjából mennyi időt jelentsen: két hetet, két hónapot vagy az 1965-ös dunai árvíz négy hónapját, vagy valami mást? A biztonság minden bizonnyal arányos a talajvízszint feletti száraz(nak remélt) talaj vastagságával és jó, ha szemcsés anyagból van, mert abban nem tud a víz feljebb szivárogni.

9 A szemcsés anyagnak azonban kisebb a kohéziója és ekkor nagyobb a hajlítószilárdsági igény a pályaszerkezettel szemben! Ezt hogy méretezzük? Tegyünk inkább szivárgókat az útpálya két széle alá? – Stratégiai elvként kimondható, hogy a magasabb hálózati besorolású, fontosabb útnál nagyobb biztonságot várunk, mert nagyobb a veszélyeztetett érték és az út esetleges kiesése is nagyobb település-üzemelési veszteségeket okoz. Így fontosabb út alá vastagabb száraztalajt tervezünk, míg lakóutcánál vékonyabbat – bár ha egy lakóutca pályaszerkezetének nincs kellő alátámasztása, akkor egyetlen kukásautó-járat is képes szétroncsolni az amúgy is gyengébb pályaszerkezetet. (Erre utal az, hogy az idei esős májusra jött magasvíz két hete alatt Győrött hirtelen kb. 2000 db új kátyú keletkezett, zömmel a mélyfekvésű mellékutcák gyenge burkolatain.) Aztán belejátszhat a döntésbe a magas talajvíz idején keletkező közműhiba réme is – Győrött 2009 nyarán másfél hónapig tartott, amíg egy beépített utcában keletkezett közműhibát „megengedett” kijavítani a magasvíz után lassan visszasüllyedő talajvíz. Vagyis az ilyen kritikus zónában levő útburkolatok esetében további tényezőket is indokolt mérlegelni, de az áttekinthetőség érdekében minden bizonnyal szükség lesz egyes kevésbé fontos tényezők összevonására vagy elnagyolására is. A 9. ábrán példaképpen bemutatjuk egy most épülő – az árvédelmi vonalra merőleges – győri városi út vázlatos hossz-szelvényét. A tanulmányterv a beépítési kötöttségek miatt a mai terep közelében határozta meg a pályaszintet és nem is foglalkozott a talajvízzel. Igaz, egy közeli mérőkút hivatalosan beszerezhető adatsora alapján, és szokott módon vízszintes talajvízzel számolva az útpályaszint rendben is lett volna. A júniusi magasvíz idején a helyszíni munkaárkokban mért fakadóvíz-szintekből, a környező lakosoktól és házakról beszerzett adatokból a vízügyes kollégák konzultációs segítségével összeállított mértékadó fakadóvízlejtő viszont a szintek azonban újragondolására intettek. A környezeti körülményeket és az út fontosságát is mérlegelve ugyanis a beruházó 50 cm-es száraztalaj-vastagságot fogadott el, és ezt is beszámítva az út-hossz-szelvényt 0-40 cm-rel megemelték. Bár az emelést nem akadályozta a korábban magassági kötöttséget jelentő épület, a pozitív döntést elősegítette a nevezett épület bontásáról időközben született határozat is.

10

Melyek a mindezekből levonható tanulságok? Megfelelő tapasztalatok híján széleskörű, komplex vizsgálatok és elemzések szükségesek a teherbíró száraztalaj gazdaságos vastagságának meghatározására. A „gazdaságos” ez esetben nem az építési ágazati gazdaságosságot jelenti, hanem a környezeti körülményeket és az időtényezőt is figyelembe velő, komplex gazdaságosságot. Ehhez igen nagy számú egyedi esetet – sikereset és sikertelent egyaránt – kellene elemezni és minél több környezeti körülményüket feltárni, hogy az összefüggéseket helyesen tudjuk megállapítani. Ennek alapján kellene meghatározni a száraztalaj-vastagság gazdaságos méretét, a számítási és döntési irányelveket, figyelemmel a talajra, a pályaszerkezetre és a helyi körülményekre. Foglalkozni kell azzal is, hogy milyen kockázatvállalást jelent, ha nem lehet az elméleti száraztalaj-vastagságot biztosítani. 6. Összefoglaló Az idei koranyári árvizek ráirányították a figyelmet a tartós magas vízállások idején a töltések mentett oldalán lezajló folyamatokra, a fakadóvizek elleni passzív (homokzsákos) védekezés nehézségeire és költségességére. Kiderült: sokan nem számolnak azzal, hogy a mértékadó talajvízszint a töltés-közeli 1-200 m-es sávban enyhén emelkedik a töltés felé, a töltés alatt átszivárgó fakadóvíz hatására. Hiányzik a talajvíz-fakadóvíz feletti teherbíró száraztalaj gazdaságos vastagságának számítási-mérlegelési módszere is. Mindezek indokolja azt, hogy a közlekedési ágazatnak nagyobb figyelmet és kutatási pénzt kell fordítania a töltés-közeli talajvizek-fakadóvizek közlekedésüzemi hatásainak megismerésére. A vízügyi és az építésügyi ágazattal közösen folytatni javasolt vizsgálatok fő célja az, hogy komplex műszakigazdasági mérlegeléssel megállapítható legyen az ésszerű leggazdaságosabb útpályaszint és száraztalaj-vastagság a beépített területek töltésmenti fakadóvíz-veszélyes sávjában is. A kutatás során megfelelő a szakmaközi együttműködés szükséges a vízügyiek, a közlekedésiek, az építészek és a városrendezők között, de a jövőben az eddiginél toleránsabb és tudatosabb koordinációra van szükség a fakadóvizes területeken a napi munkában is. A gazdaság hasznára, a polgár megelégedésére. Győr, 2010. augusztus 27.