Поддръжка на водна инфраструктура

Водните ресурси винаги са били решаващи за развитието на урбанизираните територии. Като започнем от първите населени места и стигнем до днешните градове, виждаме, че всички те са зависими от вода от близки водни обекти. За усвояването на водите както тогава, така и сега, са необходими знания и мерки, тъй като бреговете, водните легла и теченията се променят с времето под въздействие на естествени и антропогенни процеси. Освен това, в естественото си състояние водните обекти не винаги могат да се използват за различни водностопански цели. Водните течения също така могат да нанесат щети от наводнения, когато има високо водно ниво, разрушени брегове и излизане на водите от руслото и заливната тераса в териториите на населени места, земеделски площи или друг вид стопански обекти. Ще разгледаме някои мерки за поддръжка на водна инфраструктура с цел устойчивото й ползване.

От незапомнени времена човечеството се стреми да се заселва по бреговете на водни басейни, използвайки водите им за различни цели. Нищо чудно, че земите между поречията на Тигър и Ефрат се считат за люлка на редица древни цивилизации и вавилонската култура. Египтяните казват, че сърцето на Египет е Нил, а за Индия Ганг е свещена река. Историята на Рим пък е свързана с река Тибър. Неотдавна науката призна, че още преди разцвета на Рим, в долното течение на Дунав, в днешните български земи се развила най-древната цивилизация на Европа.

В наши дни повече от 90% от населените места в България са разположени в непосредствена близост до реки. Днешните градове и стопански отрасли са зависими от водата в още по-голяма степен. Това налага изграждане и поддръжка на водната инфраструктура със специфични дейности, така че да се осигури устойчиво ползване на ресурса, без икономически, социални и екологични загуби. Всички изкуствени изменения в морфологията на водните басейни, които се правят за нуждите на водоползването и за борба срещу негативните прояви на режима им, се включват в така наречения хидротехнически контрол или регулиране на водната инфраструктура.

Типове мероприятия за регулиране на водната инфраструктура
Тъй като режимите на реките варират според характера на водния поток и ерозионната дейност на водата върху коритото и бреговете, съществува разнообразие от мероприятия по регулиране, в зависимост от режима на потока и ерозионния режим (руслови процеси). Русловите процеси правят речните коридори много динамични. Естествено в природата реките постоянно променят формата и пътя си, изместват леглото си, образуват нови меандри и ръкави, а изоставят стари (миграция на речното корито). Дейностите, свързани с изменение режима на водния поток, т.е. регулиращи потока, са изграждане на хидровъзли и създаване на водни резервоари (язовири) и канали. Докато дейностите за противодействие процесите на ерозия са свързани с коригиране на речни корита и укрепване на брегове.

Всички те заедно с изграждане на диги и почистване на водните корита имат отношение към управление на риска от наводнения. В природата наводненията са циклични процеси, които са част от нормалното функциониране на речния коридор и в този смисъл не нанасят щети. Когато обаче териториите около водните басейни са урбанизирани, трябва да се предприемат нужните мерки за предотвратяване на наводнения.

В средата на 20 век у нас са извършени множество корекции (изправяния) на средни и долни течения на реки, с цел осигуряване на повече земеделски земи. Последствията от такива изправяния обаче може да са натрупване вместо решаване на проблеми. Прекъсването на меандрите причинява скъсяване на дължината на реката и увеличаване на наклона й, а дигите я стесняват. Всичко това води до ускорено течение и по-високи нива на водата при наводнения. Ускореното течение освен това засилва ерозията на бреговете и дъното, защото реката се вкопава по-силно до достигане на твърда основа. Именно затова при регулиране на водната инфраструктура специалистите препоръчват не просто да се следва каталог от хидротехнически мероприятия, а за всеки конкретен случай да се направи проект на комплексни мерки след провеждане на необходимите проучвания.

Стабилизиране на дъното и бреговете на реки
През последните години у нас се наблюдава следната ситуация – започна реконструкция, модернизиране и доизграждане на ВиК мрежи в много населени места, а в същото време няма възможности за заустване на отвеждащите дъждовни води тръби в преминаващите наблизо реки. Основна причина, възпрепятстваща зауствнето на по-големи водни количества при интензивни дъждове, е, че дълго време не са били предприемани мерки за почистване на речните корита и са натрупани големи количества седименти, благоприятстващи обрастване на леглата с растителност.

Данни от мониторинга на реките ни сочат, че много от тях, особено равнинните, са в лошо състояние – с големи количества натрупани твърди оттоци и отпадъци и прораснали храсти и дървета. Резултатът от това е намаляване на пропускаща способност на речното корито (хидравлична проводимост), което е предпоставка за преливане на речните корита на някои места при преминаване на високи води.

Ще разгледаме един конкретен проект, описващ подобна ситуация и съдържащ технически решения за преодоляването й. За да стане възможно безопасното заустване на дъждовните води в реките Блато и Белица, в отсечките им преминаващи през община Костинброд, се проектира понижаване на дъното им. Понижението на места достига значителни стойности (2,50m под съществуващото положение). Това от своя страна води до нуждата от предприемане на мерки за осигуряване устойчивостта на бреговете. Коритата на двете реки трябва да могат да провеждат високите води по цялата дължина в реконструирания участък, без заплаха от наводнения. В случая за това е предвидено оформяне на двойно трапецовиден напречен профил на коритото на реките чрез изграждане на конструкция от габиони и модулни системи закотвени на места със земни анкери в двата бряга.

Ниските води протичат през малкия трапецовиден канал на реката с дълбочина около 40cm и ширина на дъното 3м за река Белица, 5m за река Блато преди и 7m след вливането на река Белица. Изгражда се подпорна стена от 2 реда габиони в основата и един ред модулни армиращи елементи, разположени върху уплътнена основа, която е покрита с геотекстил. Височината на подпорната стена е 2.5m като всеки ред габиони е с височина 1m, а най-долният ред се полага на 0.5m под дъното. Устойчивостта на конструкцията е повишена чрез закотвяне на габионите с анкери.

За да се намалят средните скорости на течението, и от там да се ограничи изравящата му сила, се прибягва до изграждане на дъни прагове, намаляващи надлъжния наклон на речните корита. Там където има мостове, се вземат специални мерки за намаляване на дънната ерозия, за да се защитят техните конструкции. За тази цел се изграждат вкопани прагове, които стабилизират дъното. На местата на заустване на тръбите, носещи дъждовните води, се прави укрепване на дъното с ред габиони с височина 0.5m и понижаване до котата в малкия канал.

Комплексно техническо и биологично укрепване
Преди да бъде укрепена река Поповска за последните десет години залива село Попово и 200 декара земеделски земи 8 пъти. Засегнати са дворни места, стопански постройки, животни, насаждения, помпени станции и кладенци. За да се реши този проблем, се проектира почистване на реката с изсичане и изкореняване на храсти и дървета, както и корекционни мероприятия на двата бряга на реката. Тук съществуващите брегове се предпазват от изравящото действие на водния поток, благодарение на оформяне на откосите, изграждане на земни диги и биологично укрепване с лесозащитни мероприятия. Изградените диги са с обща дължина 1360m, включващи бетонови подпорни стени с обща дължина 230m и височина 4m и подпорна стена от габиони.

Целта е предпазване на селото от наводнения. Под моста също се изгражда праг от габиони за стабилизиране на дъното и на конструкцията на моста. Габионите се разполагат стъпаловидно. Габионните кошове са изработени от поцинкована мрежа от двойно усукана тел с диаметър 3mm по БДС 3140/73г., като последните се напълват с ломен камък по БДС 1697/77г. Бетоновите подпорни стени са изпълнени от бетон клас В15, а дигите се оформят от изкопния материал при корекцията.

Съчетаването на инженерно технически укрепващи мероприятия с биологично укрепване тук се изразява в лесоукрепителни дейности по двата бряга на реката. Те предвиждат залесяване с различни дървесни видове, които ще осигурят подходящи условия за попиване на валежите, намаляване на повърхностния отток и на ерозията. Това има благоприятен ефект не само върху морфологичната стабилност на водното тяло, но и върху ландшафта наоколо и околната среда като цяло. В конкретния случай залесяването е с топола. Фиданките се засаждат в ред на разстояние 3м една от друга. За да се намали изнасянето на почвен слой по склона на брега при интензивни дъждове, се поставят габиони и върху тях се засаждат върби.

Корекция на речно корито
Един от сценариите от структурни мерки за намаляване риска от наводнения в гр. Мизия е корекция на речното корито в границите на града с бетонов профил с вертикални стени и ширина на основното сечение 30m. В оста на сечението е предвидено изграждане на трапецовиден канал с дълбочина 0.6m, ширина на дъното 6м и наклон на откосите 1:1,5 за провеждане на максималното средно многогодишно водно количество. Светлото сечение, дълбочината и надлъжният наклон на корекцията са избрани възможно най-големи с оглед осигуряване на максимална проводимост, като са съобразени с местните инфраструктура, теренни коти, наклони и положение на речното корито в горния и долния участък.

Проведените изчисления са показали, че максималното водно количество, което тази корекция може да проведе без да прелее, възлиза на 250м3/сек. Това е малко повече от 1/2 от нормативно изискуемото водно количество. От получените резултати може да се направи заключение, че изграждането на корекция в рамките на града ще подобри значително проводимостта на речното корито, но въпреки това няма да е достатъчно, за да бъдат проведени нормативно зададените високи води.

Изграждане на допълнителен канал
Тъй като корекцията на речното корито не винаги е достатъчна, за увеличаване на хидравличната му проводимост може да се наложи провеждане и на други мероприятия. Едно от тях е изграждане на допълнителен канал по единия бряг на реката в участъка на реката минаващ през урбанизираната територия на града, който да допълва корекцията. Целта е част от високите води да се отбият в допълнителния канал и да преминават през града без да предизвикват наводнения.

В случая на град Мизия е предложен канал с правоъгълно сечение с ширина 25m и вертикални бетонови стени. Размерите са подбрани така, че да осигурят максимална проводимост в съответствие с местните условия. Ако котите на дъното на допълнителния канал и корекцията на речното корито, както и котите на подпорните им стени се обвържат, се получава дълбочина на канала около 4.6m. Изчисленията показват, че тя е достатъчна да осигури преминаване на оразмерителните водни количества. След изпълнение на новия канал се очаква през речното корито да преминат около 190м3/сек, а през байпаса останалите около 300м3/сек. Така има и достатъчен запас срещу преливане.

Регулация чрез ретензионни басейни
В Западна Европа много популярна мярка за намаляване риска от наводнения е изграждането на ретензионни (задържащи) басейни. В България тя все още не е така популярна. Специалисти обаче я препоръчват в района между град Мизия и село Крушовица. За целта е проектирано повдигане на котата на пътя с до 8m и изграждане на дънен отвор на мястото на съществуващия пътен мост над река Скът. Параметрите на съоръжението осигуряват спад на налягането на потока след преминаване на максималното водно количество през дънния отвор така, че да не надвишава капацитета на описаната по-горе корекция. В същото време, котата на пътя осигурява достатъчен обем, за задържане на вълната без да води до допълнително заливане на територии. Ефектът от това е, че водните нива не превишават котите на оградните стени на корекцията.

Почистване на речни корита
При почистване на речни корита се извършва разриване с булдозер на натрупаните отпадъци, след което те се транспортират и депонират на посочените от съответната общинска администрация места. Храстите и дърветата от коритото се изсичат и изнасят от реката. Дърветата се нарязват за ползване на дървесината при спазване на нормативните изисквания, а храстите се депонират или също се обработват за ползване. Отсичат се само дървета, които пречат на проводимостта на речните корита. Това става след маркирането им от служител от съответното Държавно горско стопанство. Ако има отложени наноси от баластра, тя се разравя и пробутва с булдозер към бреговете.