HEGY- ÉS DOMBVIDÉKI VÍZKÁRELHÁRÍTÁSI CÉLÚ TÁROZÁS TERVEZÉSI TAPASZTALATAI Magyar Hidrológiai Társaság XXXIII, Országos Vándorgyűlés Szombathely 2015. Július 1-3.
ROSZA PÉTER
Katse Dam in Lesotho
HELYÜNK A VILÁGBAN (TÁROZÁS) Dombvidéki tározók száma Magyarországon 1 - ÉDUVIZIG, Győr
209
2 - KDVVIZIG, Budapest
157
4 - KÖDUVIZIG, Székesfehérvár
498
5 - DÉDUVIZIG, Pécs
610
6 - NYUDUVIZIG, Szombathely
179
8 - ÉVIZIG, Miskolc
113
ÖSSZESEN:
WCD: World Commission on Dams ICOLD: Intarnitonal Commission on Large Dams 800 000 völgyzárógátat tart nyilván, amiből több mint 50 000 „nagy gát”.
1.766
GÁTAK, TÁROZÓK OSZTÁLYOZÁSA Gátmagasság szerint:
alacsony gát: 0 – 5 m közepes gát: 5 – 10 m (15 m!) nagy gát: 10 m fölött (15 m!) major dam: 150 m fölött legmagasabb: ~300 m! Tározott vízmennyiség szerint: mikro tározó: 100 ezer m3-ig kis tározó: 100-500 ezer m3 közepes tározó: 500 ezer – 3 M m3 nagy tározó: 3 millió m3 fölött „NAGYGÁTAK” India: 4900 Magyarország: 10 alatt Ausztrália: 500 Törökország: 610 Románia: 245 db Pakisztán: 150 Kína: 23 000 db Spanyolország: 1200 Egyesült Királyság: 570
Olaszország: 570 Franciaország: 550 Norvégia: 370 Svédország: 190 Európa: 7000
Felmérés a meglévő dombvidéki tározókról Átlagos jellemzők* VIZIG n ÉDUVIZIG, Győr
KDVVIZIG, Budapest
KÖDUVIZIG, Székesfehérvár
DÉDUVIZIG, Pécs
NYUDUVIZIG, Szombathely
ÉVIZIG, Miskolc
∑
Felszín [ha] min. max. összesen
n
Térfogat [1.000 m3] min. max. összesen
140
0,01
219
713
131
0,10
2500
10440
145
0,01
1000
2456
150
0,15
4410
38049
483
0,10
654
7495
483
0,20
7975
100194
606
0,01
479
8073
605
0,01
9338
110071
171
0,20
390
2908
172
0,60
8100
44482
111
0,08
225
2717
112
1,03
6460
60288
1656
24361 1653
Megjegyzések: * a szúrópróbaszerűen ellenőrzött adatszolgáltatásból, a hiányzó adatok kihagyásával
363525
Magyarországi dombvidéki tározók Összesen tehát 1766 db tározó, mintegy 25 000 ha felülettel, és mintegy 365 millió m3 térfogattal, amiből 154 millió m3 árvízi célú (célok, térfogatok, változnak)! (Ez a 365 millió m3 térfogat 1980-ban 500 millió m3 volt.) Jelentősebb tározóink: Hasznosi: 1985 1,7 + 0,2 millió m3 27,5 m Lázbérci: 1970 5,4 + 0,8 millió m3 19,3 m Csór-réti: 1977 1,0 millió m3 27.0 m Köszörűvölgyi: <1,0 millió m3 23,0 m Markazi: 1968 6,4 + 2,3 M m3 16,0 m Rakacai 1962 5,5 millió m3 8,0 m Fehérvárcsurgói: 1972 5,25 + 9,0 M m3 14,5 m Pátkai: 1975 7,85 millió m3 Zámolyi: 1971 4,5 + 3,3 millió m3 Gór-Bő 8,1 millió m3 MAL X. kazetta 1997 5,3 millió m3 27,0 m
A Dombvidéki tározás céljai 1. Árvízi (vízkárelhárítási) / zöld tározó – üres tározó 2. Vízkivételi (vízhasznosítási) 3. Állandó
Rekreáció halastó – horgásztó Természetvédelem
4. Energia
Állandó, Csúcsüzem
5. Egyéb
Zagytározó – ipari Hordalék
6. Komplex
Ivóvíz Öntözés – mezőgazdaság ipari: hűtő, mosó, technológiai, egyéb Természetvédelem
A célok határozzák meg a helyet és a méretet
Árvízi célú méretek: 50 – 100 ezer m3: „kicsi” / 50 ezer alatt „nagyon kicsi”, Érdemes? néhány 100 ezer m3 : helyi érdekű árvízi 1 millió m3 : itt kezdődik a térségi árvízi cél / 50 km2 vízgyűjtő terület ~10 millió m3: Magyarországon ez a maximum Gátmagasság: 5 – 27,5 m között
MÉRNÖKI FELADATOK Tározási lehetőségek értékelése (nagyobb vízgyűjtőn): meglévők vizsgálata, újak keresése (már korábban nyilvántartott, teljesen új)
Egy kisebb részvízgyűjtő, adott völgy, vízfolyásszakasz vizsgálata vagy egy település árvízvédelmének megoldásai Részfeladatok: Hidrológiai vizsgálat Hidraulikai hatástanulmány – modellezés Határokon átnyúló hatások Üzemeltetési hatások Méretszámítás (célszelvényre / szakaszra) „magányos” tározóra, rendszerre Megvalósíthatóság (létjogosultság, értékelés) Kockázatszámítás
• • • • •
Igények teljes körű felmérése (hosszú távra becslés) Vízkészletek vizsgálata (klímaváltozási forgatókönyvek alapján távlati becslés) Vízgyűjtő vizsgálata (domborzat, anyag, alak, vízjárás) Tározótér vizsgálata (domborzat, geológia) Elzárás szelvényének vizsgálata (statikai és szivárgás)
ELŐKÉSZÍTŐ MUNKA, MEGFELELŐ KONCEPCIÓ KIDOLGOZÁSA ELENGEDHETETLEN Igények, célok tisztázása – időben változik(!) Társadalmi hozzáállás (PR jelentősége) Hidrológia + vízminőség Geodézia Geológia Alapozás Talajmechanika Hordalék
}
Táji elemek, tájba illesztés, örökségvédelem Infrastruktúra (meglévő, távlati) Távlati fejlesztések, tervek Természetvédelem Költségek!
}
Típus, Hely, Méret, gátmagasság
TÁROZÁSI HELYEK KERESÉSE vízkár-elhárítási szempontból
Megfelelő völgy(ek) kiválasztása szűkületek fölöttük lévő méreti lehetőség (V-H, A-H görbék) völgy hossza, esése, növényzete völgyben található meglévő infrastruktúra, építmények ÉRTELME: alsó szakasz értéke, többi tározó helye
(helyi érdek – teljes vízgyűjtő szempontjából megfelelő) Kockázatok
Irányadó számok: • 50 km2 • 1 millió m3
CÉLOK - MÉRETEK 1. Árvízi:
Qp%, Vp% - Qmaxcél
V1 árvízi
2. Vízhasznosítás: Qátl, Vátl, Qhaviátl, Qhavimin. Vízminőség, Qki jellege, Qalvízi elvárás
V2 hasznosít
3. Állandó: vízmérleg: Qbe + Cs + Qhozzá (éves, havi), vízminőség – P – E = Qel
V3 állandó
4. Energia: lásd vízhasznosítás, Qki=0
V4 energia
5. Egyéb: zagy, hűtő, szenny, hordalékf.
V5 iszapolódás
6. Komplex: Vk = ∑Vi
Vk < ∑Vi
Egybeesési valószínűség Előürítési lehetőség Egy cél korlátozásának lehetősége
ÁRVÍZI MÉRETEZÉS
Mindennemű hidrológiai méretezés alapja: az ADAT Ha nincs adat: empírikus módszerek
Statisztika - Eloszlásfüggvény
• Csermák • Kollár • Racionális • Ven Te Chow - Wisnovszky • OVF2001 - Koris
A Szuha-patak Ecsegi szelvényében a mértékadó vízhozamok (nagyvízhozamok) – mért vízhozam-adatsor alapján – a Fréchet eloszlás szerint a következők: NQ10%(10 éves gyakoriságú) = 24,6 m3/s NQ1% (100 éves gyakoriságú, mértékadó) = 45,0 m3/s NQ0,5% (200 éves gyakoriságú) = 54,0 m3/s NQextrém1% (100 éves gyakoriságú, extrém) 99,06 m3/s NQextrém0,5% (200 éves gyakoriságú, extrém, mértékadó) 144,81 m3/s A tározó hatása által csökkentett NQextrém0,5% = 24,6 m3/s Szuha patak-Ecseg. (A=97 km2) A 0,5%-os és az 1,0%-os valószínűségű árhullámok, mint tervezési árhullámok (észlelési adatok alapján). 160
Vízhozam (m3/s)
140
p=1% p=0,5%
120 100 80 60 40 20 0 15
20
25
30
35
Idő, (óra)
40
LUKÁCSHÁZI-TÁROZÓ
VÍZFOLYÁSRENDEZÉS
Nagykökényesi árvízi tározó Szelvény: Bér-patak 8,6 fkm Vízgyűjtőterület: 171 km2 Zöld tározó: V = 2,1 millió m3 Vízfelület: 108 ha Hatása a torkolatnál: 30 cm (1%-os érkező árhullámnál) Költség: 323 millióFt
Terpesi árvízi tározó Korábbi elképzelés: Szelvény: Tarna 69,81 fkm Komplex hasznosítás: V = 13,2 + 4,4 = 17,6 millió m3 Költség mai áron: ~3 milliárd Ft
Tervezett tározó: Szelvény: Tarna 75,95 fkm Vízgyűjtőterület: 280 km2 Zöld tározó: V = 2,5 millió m3 Vízfelület: 148 ha Hatása a Tarna torkolatnál: 10-20 cm (1%-os érkező árhullámnál) Költség: 213 millióFt
2.37 Laskó-Tisza-Zagyva-Tarna közi 2.38 Tarna-Tarnóca közi 2.39 Tarnóca-Tarna-Bene közi 2.40 Bene-Tarna-Gyöngyös közi 2.41 Gyöngyös-Tarna-Ágó közi 2.42 Borsóhalmi 2.43 Székeséri
ZAGYVA-TARNA VÍZGYŰJTŐ Terület: 5667 km2 174 település 10 város
2.44 Jászfényszarui 2.45 Petőfibányai 2.46 Lőrinci 2.47 Boldogi 2.48 Jászberényi 2.49 Jánoshidai 2.50 Szolnoki
14 db ártéri öblözet MISKOLC
ÉVIZIG KDVVIZIG
850 km2 (15%) 31 település
Népesség: 131 450 Kockáztatott vagyon: Lakásállomány: 84 E
Ipari vagyon: 56 Mrd
BUDAPEST
Mezőgazd.: 12 Mrd Infrastrukt.: 26 Mrd SZOLNOK
KÖTIVIZIG
Egyszeri elöntés Eseménykár: 60 Mrd
MEGLÉVŐ TÁROZÓK VIZIG Részvízgyűjtő
KDVVIZIG FelsőZagyva ÉVIZIG Tarna KÖTIVIZIG Alsó-Zagyva
Összesen:
Meglévő tározók száma (db)
Üzemi térfogat összesen millió (m3)
Üzemin felüli árvízi térfogat összesen millió (m3)
Árvízvisszatartási hasznosítási cél megjelölve (db)
200 E m3-nél nagyobb árvízi térfogat (db)
33
19,715
9,328
9
10
25
19,184
5,063
-
8
9
0,947
-
-
-
67
39,846
14,391
9
18
Jelentős árvízvédelmi tározók: TARNA
ZAGYVA
Markazi-tározó: 10,2 M m3 (1,9 M )
Maconkai-tározó:
1,77 M m3 (1,14 M)
Tarján-pataki (Kisterenyei): 2,67 M m3 (2,32 M) Mátraverebélyi-tározó:
1,68 M m3 (1,68 M)
A FELSŐ-ZAGYVA ÁRVÍZI TÁROZÓI
Üzemi Térfogat (m3)
Árvízi Térfogat (m3)
Teljes (m3)
Árvízi célon kívüli egyéb használat
Maconkai
630 000
1 140 000
1 770 000
vízellátás, horgászat
Tarján pataki
350 000
2 317 000
2 667 000
Vízminőség szabályozás
Mátra verebélyi
0
1 680 000
1 680 000
nincs
Hasznosi
1 910 000
190 000
2 100 000
ivóvízellátás
A Mátraverebélyi „zöld” tározó
A Maconkai-tározó alvize különböző árvízi helyzetben
A Tarján-pataki-tározó
Hasznosi-tározó
ELŐMUNKÁLATOK Helyi szakemberekkel való ismételt, közös bejárás Geodézia (az adott tervezési technikának megfelelő), Földhivatal Geotechnikai feltárás, talajmechanikai szakvélemény
Anyagnyerőhelyek felkutatása, feltárása geotechnika, talajtan, művelési ág, távolság-megközelíthetőség tulajdonviszonyok, régészet Talajtani szakvélemény Botanikai-zoológiai felmérés (ha kell „EVD” mindenképpen) Előzetes egyeztetés a szakhatóságokkal – ha szükséges közös helyszíni bejárás Közműkezelőkkel való egyeztetés
(ezek már fizetősek!)
SZAKHATÓSÁGOK, KÖZMŰKEZELŐK Vízügyi Igazgatóság (nem hatóság) Környezetvédelmi Felügyelet (KÖFE) - Kormányhivatal, Vízügyi hatóság (Katasztrófavédelem) Katasztrófa?! Nemzeti Park ! (nem hatóság) {helyi civil(zöld szervezetek!} ÁNTSZ FM MgSzH (Kormányhivatal) Földhivatal(ok) Erdőfelügyelet (Kormányhivatal) Közlekedési Felügyelet (megyei MK, NKH, KKK) Hírközlési Felügyelet Kulturális Örökségvédelmi Hivatal (Kormányhivatal) Érintett önkormányzatok Katasztrófavédelem Honvédség, esetleg Határőrség Bányakapitányság (anyagnyerés) (Kormányhivatal) A területen működő közműkezelők (gáz, víz, csat.,elektr.,hírk.) Érintett objektumok kezelői (utak, földutak, csatorna, öntözés)
TERVEZÉS Beavatkozások eldöntése I.: prekoncepció (tanulmány alapján) Az előmunkálatok értékelése: Geometriai, állékonysági vizsgálatok altalaj és rézsűállékonyság (elcsúszásvizsgálat), szivárgásvizsgálat VH-, AH görbék, mintakeresztszelvények, vázlattervek Beavatkozások eldöntése II. Egyeztetések Anyagnyerőhelyek Kisajátítás (tényleges, szolgalom, bejegyzés) Természeti érintettség Egyéb beépítettség Részletesebb tervek, QH görbe Beavatkozások eldöntése III.
Állékonyság! GÁT – SZERKEZETEK Szivárgás Vízzáró elemek – szivárgó elemek Süllyedés ALAPOZÁS Burkolatok korona – rézsű Műtárgyak Bekötések HIDRAULIKA Alvíz meder Alagút (rohanó víz?) Torony Bukó Árapasztó Vészárapasztó HORDALÉK
LÉTESÍTMÉNYEK - FUNKCIÓK • GÁTAK – Elzárógát, oldalgát, körgát, előgát (építés), hordalékfogó gát • MŰTÁRGYAK Fenékleürítő Vízkivételi Központi (egyesített) Árapasztó torony - járható Alagút (monolit, cső) Vészárapasztó oldalcsatorna (füves, burkolt) oldalbukó + surrantó homlokbukó körbukó (torony) „morning glory” Energiacsillapító Hordalékfogó gát, egyéb gátak műtárgyai Elzárások (kézi – gépi) Uszadékfogó - gereb
}
GÁT • Magasság: Hárvízi+ ΔH • Szintek: holttér – minimális – üzemi – árvízi – katasztrofális – hullám – biztonság • Anyag: Egynemű (homogén): agyag (+ szivárgó) Szerkezetes: kötött – szemcsés – szivárgó – szűrő – szigetelőréteg agyagék, résfal, szádfal, kút Szintén egynemű: szemcsés + szigetelő paplan! • Anyagjellemző (kötött): folyási határ, plasztikus index, szervesanyagtart., diszperzitás, összenyomódási modulus, k-érték, víztartalom. (szemcsés): szemeloszlás (iszap/agyagtartalom), egyenlőtl. mutató • • • •
Süllyedések Üzemeltetés Vagyonvédelem Túlméretezés bizonytalanság az adatokban Mit hoz a jövő? – hidrológia - funkció biztonság - pl. üzemeltetés
Süllyedések fontossága
A GÁT MAGASSÁGA Hárvízi + H
Hárvízi
HMax + ½ H
Qp%
10 m felett, vagy 1 M m3 felett Kivételes:
p = 1%
P = 0,5 % P = 0,1 %
3 M m3 felett, Pkatasztrofális H = c + hv
c = 0,5
hullámmagasság: hv = f(H, L, v) hullámfelfutás:
hf = f(k, α, hv)
H<5m
Hmin = 1,0 m (0,8 m)
5 m < H < 10 m
Hmin = 1,3 m
H > 10 m
Hmin = 1,5 m (1,6 m)
+ Hsüllyedés!
EGYÉB GEOMETRIA min = 2,5 10 m fölött kötelező padka alkalmazása
b > 0,25 * Hárvízi b > 1,65 H b>3m
Törvények, rendeletek: 1995. Évi LIII. Törvény: Környezetvédelmi törvény 18/1996 KHVM rendelet: Vízjogi létesítési eljárás dokumentációja 147/2010 (IV. 29.) Korm. rendelet (OVSZ utóda!) 30/2008 (XII. 31.) KvVM rendelet: Vizek hasznosítását szolgáló, kártételei ellen szolgáló létesítményekre vonatkozó műszaki szabályok 94/2007 KvVM rendelet: Kiemelt vízi létesítmények rendszeres megfigyelése 80/2008 FVM rendelet: Talajvédelmi terv 314/2005 Kormányrendelet: környezeti hatásvizsgálatok Szabványok, műszaki irányelvek MSZ-10 301-81: Árvízvédelmi földművek MSZ-10 303-81: Vízépítési műtárgyak MSZ-10 422-85: Állékonysági vizsgálatok MSZ-10 429-84: Gátak terhelései és biztonsága MSZ 15002 – 15029: Erőtani tervezés (földművek, magasépítmények) MSZ 15219 – 15227: Vízépítési műtárgyak MSZ-15290: Földművek: Tömörségi előírások, anyagok MSZ-15292: Árvízvédelmi gátak biztonsága MSZ-15295: Töltések és altalaj vizsgálata MSZ-15305: Vízépítési műtárgyak elzárószerkezetei MSZ-15317: Vízi biotechnika VMS-113-72: Hegy- és dombvidéki vízfolyások MSZ-15670: Hágcsók
Van-e szabvány kimondottam (dombvidéki) tározókra?
EUROCODE 1-3: Erőtan EUROCODE 7: Geotechnika EUROCODE 8: Földrengés Nagy gátak világszervezetének ajánlásai Szakirodalom KOKOWIN Pl.: Tározási kézikönyv OVH 1975
Dombvidéki tározók Műszaki kiadó 1966 (!) Koris: Árvízszámítási segédlet OVF 2001
RÉZSŰÁLLÉKONYSÁG I. Síkcsúszólap n= 1,84 (általános) n= 1,39 (földrengés)
48
RÉZSŰÁLLÉKONYSÁG II. Körcsúszólap n= 0,99 (általános) n= 0,81 (földrengés)
49
RÉZSŰÁLLÉKONYSÁG III. Körcsúszólap n= 2,16 (általános) n= 1,59 (földrengés)
50
RÉZSŰÁLLÉKONYSÁG IV. Körcsúszólap n= 1,81 (általános) n= 1,35 (földrengés)
51
RÉZSŰÁLLÉKONYSÁG V. Körcsúszólap n= 2,05 (általános) n= 1,43 (földrengés)
52
Tervezett vészárapasztó helyszínrajz 54
Tervezett vészárapasztó Hossz-szelvény
55
NŐTINCSI-TÁROZÓ
DOMBVIDÉKI TÁROZÓK
Tervezett gát mintakeresztszelvénye
Tervezett műtárgy hosszmetszete
67
Egy esetlegesen előforduló katasztrófahelyzet vizsgálata •
A xxxxxxxxx
Elöntés a legkedvezőtlenebb esetben: A különböző változatok szuperpozíciója
72
JAVASLATOK Eorocode7: Legyen egy Nemzeti melléklet – gátakra való értelmezés
Hidrológia továbbfejlesztése: OVF 2001 → OVF 2015! Túltervezés – „Extrém hidrológia” Tározó – illetve Gát kataszter létrehozása - Kockázatkezelés Hordalékolódás vizsgálata – visszacsatolás a tervezőknek ÉPÍTSÜNK TÁROZÓKAT! (persze csak oda, ahol van értelme) Köszönöm a figyelmet!
