Προστατευτική Διευθέτηση: Αποτροπή της παραγωγής φερτών υλών με γεωκαταρεύσεις

Transcript

1 Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών Προστατευτική Διευθέτηση: Αποτροπή της παραγωγής φερτών υλών με γεωκαταρεύσεις Διευθετήσεις Ορεινών Υδάτων ΙΙ:Μέρος ΙIα Κεφάλαιο 4 ο Φώτης ΜΑΡΗΣ Αναπλ. Καθηγητής

2 Γενικά Τα περισσότερα στερεά υλικά των χειμαρρικών ρευμάτων ιδίως τα αδρομερέστερα παράγονται κυρίως από τις αποσαθρώσεις, γεωκατακρημνίσεις και γεωλισθήσεις, που δρουν στις ορεινές λεκάνες απορροής τους. Σκοπός λοιπόν κάθε διευθέτησης χειμαρρικού ρεύματος θα πρέπει να είναι και η αποτροπή ή ο έλεγχος των εστιών παραγωγής υλικών που αναπτύσσουν τα χειμαρρικά αυτά φαινόμενα στις ορεινές λεκάνες, ώστε να ελαχιστοποιηθεί ο όγκος των παραγόμενων φερτών υλικών. 2

3 Αποτροπή ή περιορισμός αποσαθρώσεων και γεωκατακρημνίσεων 1. Συγκράτηση των αποσαθρωμάτων στον τόπο παραγωγής τους (αποτροπή λιθοκατακρημνίσεων) Η αποτροπή ή τουλάχιστον ο περιορισμός της αποσάθρωσης μπορεί να επιτευχθεί με περιβολή (επένδυση) της επιφάνειας αποσάθρωσης με προστατευτικό κάλυμμα από τοιχοποιΐα (μπετόν ή λίθων). Όπου η αποσάθρωση είναι βραδεία έως πολύ βραδεία, έχει μικρή παραγωγή και εκτείνεται σε επιφάνειες με μικρή κλίση, προτιμούνται τα φυτοκομικά έργα, με είδη οικολογικά κατάλληλα. Επίσης χρησιμοποιούνται και αγροτεχνικά έργα (βαθμίδες κλπ.). Σε απότομες κλιτύες η αποτροπή των λιθοκατακρημνίσεων μπορεί να επιτευχθεί με κατάλληλους τοίχους στήριξης και τοπικές επενδύσεις των πολύ απότομων επιφανειών σε συνδυασμό με χλοάσεις ή θαμνώσεις. 3

4 Αποτροπή ή περιορισμός αποσαθρώσεων και γεωκατακρημνίσεων 2. Παροχέτευση των αποσαθρωμάτων εκτός του χώρου παραγωγής τους. Η παροχέτευση των λιθοκατακρημνισμάτων έξω από το χώρο παραγωγής τους επιτυγχάνεται με την κατασκευή γεφυρών απαγωγής ή γαλαριών. Τα υλικά παραλαμβάνονται και μεταφέρονται προς τα κατάντη χωρίς να προξενούν ζημιές. 4

5 Συγκράτηση των αποσαθρωμάτων εκτός του χώρου παραγωγής τους 1. Συγκράτηση σε τμήμα της λεκάνης κοντά στο χώρο παραγωγής τους. Τα αποσαθρώματα μπορούν να συγκρατηθούν στην ορεινή λεκάνη απορροής με ζώνη δάσους, που ιδρύεται ή που υπάρχει και καλλιεργείται κατάλληλα, η οποία εμποδίζει την περαιτέρω κίνησή τους προς τα κατάντη. Πιο κατάλληλα θεωρούνται τα κηπευτά δάση πλατύφυλλων ειδών. 5

6 Συγκράτηση των αποσαθρωμάτων εκτός του χώρου παραγωγής τους 1. Συγκράτηση σε τμήμα της κεντρικής κοίτης. Η συγκράτηση των υλικών από αποσαθρώσεις και κατακρημνίσεις αλλά και από άλλα χειμαρρικά φαινόμενα, στην κοίτη εκκένωσης και στις κεντρικές ή κύριες κοίτες των ρευμάτων γίνεται με την ίδρυση μεγάλων δεξαμενών, που δημιουργούνται σε κατάλληλες θέσεις με την κατασκευή φραγμάτων συγκράτησης στερεών υλικών (Η max : 15 ~ 18m). 6

7 7

8 Αποτροπή ή περιορισμός γεωλισθήσεων Οι γεωλισθήσεις αποτελούν τοπικές γεωκινήσεις που εμφανίζονται σε διάφορες θέσεις των ορεινών λεκανών απορροής των χειμαρρικών ρευμάτων. Οι μέθοδοι αποτροπής των γεωλισθήσεων διακρίνονται σε: Μεθόδους διευθέτησης μεμονωμένων γεωλισθήσεων, Μεθόδους διευθέτησης για την αποτροπή της ολισθησιγένεσης σε ευρείες εκτάσεις ή σε ορεινές λεκάνες. 8

9 Αποτροπή ή περιορισμός γεωλισθήσεων Τα γενικά αίτια που οδηγούν σε αυξημένη ολισθησιγένεση είναι κατά κανόνα: Ο έντονος διαποτισμός των γεωμαζών λόγω ευνοϊκών μορφολογικών και υδρογεωλογικών συνθηκών που συχνά συνεπάγεται τη διόγκωση του εδάφους (όμβρια και πηγαία ύδατα), Η αποσταθεροποίηση των κλιτύων λόγω διαταραχής της στατικής ισορροπίας στην ορεινή λεκάνη εξαιτίας αξονικών διαβρώσεων και υποσκαφών στις κεντρικές κοίτες του υδρογραφικού δικτύου. 9

10 Μέθοδοι αποτροπής τοπικής γεωλίσθησης Οι μέθοδοι που εφαρμόζονται για την αποτροπή μιας τοπικής γεωλίσθησης υποδιακρίνονται σε: 1. Μέθοδοι που αποσκοπούν στον έλεγχο ή στην αποτροπή των δρώσων δυνάμεων λόγω του διαποτισμού των γεωμαζών, ο οποίος οφείλεται: Σε πηγαία ή αρδευτικά ύδατα, Σε όμβρια ύδατα και γενικά τα κατακρημνίσματα, Σε υπόγεια ύδατα και Σε συνδυασμό αυτών. 2. Μέθοδοι που αυξάνουν τις αντιστάσεις στον χώρο της ολισθησιγένεσης με διάφορους τρόπους, ως εξής: Με αύξηση των αντιστάστεων στην ολισθαίνουσα γεωμάζα και Με αύξηση των αντιστάσεων στα πρανή των κοιτών κυρίως με αποτροπή της υποσκαφής τους. 10

11 Αποτροπή γεωλισθήσεων που προκαλούνται από αρδευτικά νερά Συνίσταται η στεγανοποίηση των αυλάκων ή αύξηση της διατομής τους ώστε να αποτραπεί η ολίσθηση. Όπου είναι δυνατό, συνίσταται η μετατόπιση ή μετάθεση των αυλάκων σε άλλες καταλληλότερες θέσεις. Αποτροπή γεωλισθήσεων που προκαλούνται από πηγαία νερά Η αποτροπή της γεωλίσθησης επιτυγχάνεται με την απαγωγή των πηγαίων υδάτων. Για το σκοπό αυτό κατασκευάζονται μια ή δύο περιφερειακές τάφροι, που διανοίγονται μέχρι το σταθερό έδαφος σε αρκετή απόσταση ανάντη των θέσεων, όπου δημιουργούνται οι ρωγμές ολίσθησης. Αυτές συγκεντρώνουν και παροχετεύουν τα νερά των πηγών προς την πλησιέστερη χαράδρα. 11

12 Οι τάφροι έχουν συνήθως τραπεζοειδή διατομή και κατασκευάζονται ανοικτές ή καλυμμένες με τοιχοποιία ώστε να μην διαβρώνονται και να είναι αδιαπέρατες από τα νερά. Συχνά προτιμάται η κατασκευή αυλάκων. Εάν οι πηγές είναι περισσότερες και διάσπαρτες στην περιοχή της ολίσθησης, κατασκευάζονται συστήματα στραγγιστικών τάφρων, οι οποίες φθάνουν μέχρι το αδιαπέραστο πέτρωμα, συγκεντρώνουν τα νερά και τα απάγουν προς κάποιο αποδέκτη. 12

13 13

14 Αποτροπή γεωλισθήσεων που προκαλούνται από νερά βροχών και τήξη χιονιού Η αποτροπή της γεωλίσθησης επιτυγχάνεται με καλή στράγγιση της επιφάνειας ολίσθησης. Για το σκοπό αυτό κατασκευάζεται δίκτυο αποστραγγιστικών τάφρων. Με τη στράγγιση μειώνεται το βάρος των γεωϋλικών και αυξάνεται η συνοχή της ολισθαίνουσας γεωμάζας, καθώς και η τριβή της στο επίπεδο ολίσθησης. Το αναγκαίο στραγγιστικό σύστημα διαμορφώνεται παίρνοντας υπόψη τους φυσικούς αύλακες απαγωγής του νερού και ιδίως τις μικροχαράδρες. Οι τάφροι διαμορφώνονται ανοικτές ή κλειστές. 14

15 Αποτροπή γεωλισθήσεων από υπόγεια ύδατα (βαθειές γεωλισθήσεις) Ως βαθειές γεωλισθήσεις χαρακτηρίζονται οι γεωλισθήσεις των οποίων το βάθος υπερβαίνει τα 2,0 ~ 2,5 m. Κατά κανόνα οφείλονται σε υπόγεια νερά. Για τη στερέωση των γεωμαζών που ολισθαίνουν, μελετώνται τα αίτια της ολίσθησης, η γεωλογική συγκρότηση της γεωμάζας, η θέση διήθησης και η προέλευση των νερών, το βάθος του εδάφους που κινείται, καθώς και τα επίπεδα ολίσθησης, που αναπτύσσονται. Για την διευθέτηση ανοίγονται βαθειές αποστραγγιστικές τάφροι με πρανή κατακόρυφα (βαθύτερα από το επίπεδο ολίσθησης. Στο βάθος της τάφρου κατασκευάζεται μικρό λίθινο υδραγωγείο. 15

16 Αποτροπή γεωλισθήσεων με αύξηση των αντιστάσεων Αποτροπή γεωλισθήσεων με στερέωση της ολισθαίνουσας γεωμάζας Η αποτροπή της γεωλίσθησης επιτυγχάνεται με την στερέωση και ακινητοποίηση της κινούμενης γεωμάζας. Κατασκευή τοίχων στήριξης με ή χωρίς αγγύρωση: Ιδρύονται τοίχοι στήριξης στη βάση της ολίσθησης και ιδίως στη βάση των πρανών δρόμων, που ολισθαίνουν, οι οποίοι θεμελιώνονται σε επαρκές βάθος. Η ευστάθεια των τοίχων αυξάνεται με την αγγύρωσή τους. Ενίοτε χρησιμοποιούνται και σχάρες από δοκούς οπλισμένου σκυροδέματος κατά μήκος τους πρανούς. Έμπηξη πασσάλων: εμπήγνυεται μεγάλος αριθμός πασσάλων περί τη βάση της ολίσθησης ή του πρανούς. Κατασκευή αναχώματος: Βοηθητικό ανάχωμα από χονδρόκοκκο διαπερατό υλικό στη βάση της ολισθαίνουσας επιφάνειας (πόδα του πρανούς). 16

17 17

18 Αποτροπή γεωλισθήσεων με στερέωση των πρανών Οι ολισθήσεις που οφείλονται στην υποσκαφή των πρανών αποτελούν την συνηθέστερη περίπτωση ολισθησιγένεσης στις κοίτες χειμαρρικών ρευμάτων. Η αποτροπή τους επιτυγχάνεται με την στερέωση των πρανών με τις εξής μεθόδους: 1. Στερέωση και των δύο πρανών i. Έργα που αυξάνουν την αντίσταση της κοίτης Ανοικτή λιθεπενδυμένη διώρυγα (α). Ανοικτή λιθεπενδυμένη διώρυγα με παράλληλους τοίχους (β), Σκεπασμένη διώρυγα. ii. iii. iv. Έργα που ανυψώνουν την κοίτη του ρεύματος, Έργα που απομακρύνουν το ρεύμα από τα πρανή, Συνδυασμένα έργα. 18

19 i. Έργα που αυξάνουν την αντίσταση της κοίτης Ανοικτή λιθεπενδυμένη διώρυγα (α). Ανοικτή λιθεπενδυμένη διώρυγα με παράλληλους τοίχους (β), Σκεπασμένη διώρυγα 19

20 ii. Έργα που ανυψώνουν την κοίτη του ρεύματος 20

21 2. Στερέωση μόνο του ενός πρανούς 21

22 Συνδυασμός μεθόδων αποτροπής γεωλισθήσεων, εκτροπές ροής Οι γεωλισθήσεις που δημιουργούνται στις ορεινές λεκάνες των χειμαρρικών ρευμάτων, οφείλονται συνήθως σε συνδυασμένα αίτια, δηλαδή, τόσο σε διηθήσεις υδάτων, όσο και σε υποσκαφές πρανών. Συνεπώς, η αποτροπή τους θα πρέπει να στηρίζεται σε συνδυασμό των αντίστοιχων έργων που αναφέρθηκαν, ανάλογα βέβαια και με τις ειδικές τοπικές συνθήκες. Όπου το κόστος των έργων αποτροπής είναι μεγάλο, προτιμάται η εκτροπή του ρεύματος με την κατασκευή νέας τεχνητής κοίτης με τις ακόλουθες μεθόδους: 1. Απλές εκτροπές, 2. Υπόγειες εκτροπές. 22

23 Απλές εκτροπές 23

24 Αποτροπή της ολισθησιγένεσης σε μεγάλες επιφάνειες και σε ορεινές λεκάνες Όπου οι συνθήκες ευνοούν τον άφθονο διαποτισμό και την έντονη διάβρωση του γεωϋποθέματος, αποσταθεροποιείται το γεωλογικό υπόθεμα σε μεγάλη έκταση ή και σ όλη την επιφάνεια των ορεινών λεκανών. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να εμφανίζεται πλήθος από διάσπαρτες γεωλισθήσεις, που οφείλονται μεν σε τοπικά αίτια ολίσθησης, τα οποία όμως ευνοούνται από τη γενικότερη ολισθητική αποσταθεροποίηση του χώρου. Το φαινόμενο παρατηρείται συχνά στις περιοχές με γεωϋπόθεμα από φλύσχη και πλακοπαγή ασβεστόλιθο, οι οποίες δέχονται άφθονα κατακρημνίσματα. Απαιτείται ειδικό σύστημα διευθέτησης για την αποτροπή της ολισθησιγένεσης. 24

25 Μέθοδος αποτροπής διαποτισμού των γεωμαζών Ο γενικός διαποτισμός αυξάνει το βάρος του γεωϋποθέματος και μειώνει τις διατμητικές τάσεις σ αυτό. Υπάρχουν δύο τρόποι για την αποτροπή του γενικού διαποτισμού των γεωμαζών ως εξής: 1. Ολοληρωτική στράγγιση της περιοχής (κατασκευή πλήρες δίκτυο ανοικτών ή κλειστών τάφρων σ ολόκληρο το χώρο), 2. Επιλογική στράγγιση (ελέγχονται μόνο οι υγρές θέσεις, τα βαρκά, οι πηγές και οι θέσεις με έντονη γεωκίνηση). 25

26 26

27 Μέθοδος βελτίωσης της ευστάθειας των γεωμαζών και αποτροπής των διαβρώσεων Η στατική ισορροπία των γεωμαζών κάθε ολισθητικού συγκροτήματος διαταράσσεται σοβαρά λόγω υποβιβασμού του βασικού επιπέδου ισορροπίας σ αυτό. Τα κύρια αίτια του φαινομένου αυτού είναι οι αξονικές διαβρώσεις ή διόγκωση των γεωμαζών π.χ. λόγω διαποτισμού ή λόγω απόθεσης υλικών σ αυτές, οι επιφανειακές διαβρώσεις και οι ανθρωπογενείς μετατοπίσεις γεωυλικών. 27

28 Για την αποκατάσταση ή βελτίωση της ευστάθειας των γεωμαζών στις μεγάλες επιφάνειες και στις λεκάνες απορροής γίνονται τα εξής: 1. Υπερύψωση της κεντρικής κοίτης και αμοιβαία εξουδετέρωση των γεωκινητικών προωθήσεων στο τμήμα εξόδου τους στο ρεύμα (σειρά διαδοχικών, καμπτών φραγμάτων, βοηθητικά έργα και έργα στράγγισης και στερέωσης των πρανών και των προσχώσεων). 2. Υπερύψωση και σταθεροποίηση των κοιτών στους κλάδους, που διαρρέουν τα ολισθητικά συγκροτήματα, ώστε να αποτραπούν οι χαραδρωτικές και πρανικές διαβρώσεις (σειρά καμπτών φραγμάτων και ουδών, παράλληλων τοίχων και μικρών προβόλων, έργων εισόδου των κλάδων στον αποδέκτη, φυτοτεχνικά έργα), 3. Βελτίωση της ευστάθειας του χώρου, 4. Σταθεροποίηση των απότομων, τεχνητών πρανών, που προκύπτουν από ανθρωπογενείς επεμβάσεις (τοίχοι στήριξης, δραίνες κλπ.). 28

29 Μέθοδος αποτροπής της ανθρωπογενούς ολισθησιγένεσης Τα ολισθητικά συγκροτήματα λόγω της έρπυσης που εμφανίζουν, είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στις ανθρωπογενείς επιδράσεις. Για την αποτροπή της ανθρωπογενούς ολισθησιγένεσης επιβάλλεται να γίνονται τα εξής: Απαγόρευση ή ελαχιστοποίηση των τεχνητών μετακινήσεων γεωμαζών, Σύνταξη χάρτη ολισθησιγενετικής επικινδυνότητας, Έλεγχος της οικοδομικής δραστηριότητας. 29