Używamy cookies i podobnych technologii m.in. w celach: świadczenia usług, reklamy, statystyk. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki oznacza, że będą one umieszczane w Twoim urządzeniu końcowym. Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić te ustawienia. Szczegóły znajdziesz w Polityce Prywatności.

Włocławek, 40 lat stopnia wodnego - fakty i mity o zagrożeniu

21.09.2009

 

Włocławek jest prawie od 40 lat eksploatowany w warunkach innych, niż były przyjęte w projekcie i według których został wybudowany.

 

 

W Europie w XX w. po okresie odbudowy ze zniszczeń wojennych nastąpił okres rozwoju gospodarczego, a symbolami tego rozwoju były m.in. budowle wodne, takie jak zbiorniki retencyjne i przepływowe, oraz związane z nimi elektrownie wodne.
Zbiorniki retencyjne (o zmiennym poziomie piętrzenia) budowano w celach ochrony przeciwpowodziowej, zaopatrzenia w wodę rozwijających się miast i przemysłu, jak też wytwarzania przez elektrownie wodne energii szczytowej.
Zbiorniki przepływowe mają zapewniać stały poziom piętrzenia na rzekach. Ma to zasadnicze znaczenie dla żeglugi, zapewnienia pracy ujęć wody dla ludności, przemysłu i elektrowni cieplnych, dla pracy elektrowni wodnych podstawowych, a także sprzyja zapewnieniu bezpiecznych warunków życia mieszkańców oraz sprzyja rekreacji na terenach przyległych do zbiorników.
Także w Polsce (do połowy lat 80. wybudowano 33 stopnie wodne, tworzące zbiorniki o pojemnościach większych od 5 mln m3, wśród nich największy polski zbiornik przepływowy Włocławek na Wiśle jako jeden ze stopni kaskady Dolnej Wisły.
 
Fot. 1. Widok stopnia od strony dolnego awanportu
W tym okresie budowane były kaskady stopni wodnych w zasadzie na wszystkich większych rzekach Europy (Rodan, Ren, Men, Dunaj, Wełtawa, Łaba, Wag, Wołga, Dniepr), ale w innych krajach zabudowy kaskadowe rzek zostały w sposób kompleksowy zakończone, a w Polsce na Dolnej Wiśle nie!
Przykładowo budowę kaskady stopni wodnych na austriackim odcinku Dunaju rozpoczęto w 1954 r. od stopnia Ybbs-Persenbeug, a do 1997 r. wybudowano 9 stopni wodnych. W efekcie zapewniono: bezpieczne przemieszczanie się fal powodziowych, powstających pod wpływem alpejskich deszczów nawalnych, roztopów śniegów i lodowców alpejskich; bezpieczny, tani i ekologiczny transport wodny na trasie Ren−Men−Dunaj (pływają tam np. statki wycieczkowe-hotele o tonażu ok. 2 tys. t); pracę 9 elektrowni wodnych, o mocy 2100 MW, wytwarzających rocznie 13 300 GWh; pracę ujęć wodnych komunalnych i prze­mysłowych. Wzdłuż zbiorników wybudowano kilkaset kilometrów ścieżek spacerowych dla turystów pieszych i rowerzystów, kąpieliska, miejsca widokowe dla turystów zmotoryzowanych, umożliwiono bezpieczne zwiedzanie urządzeń znajdujących się na stopniach wodnych. Umożliwiono migrację ryb dzięki różnego typu przepławkom, w tym przepławkom w postaci potoku górskiego. Poprzez kompleksową budowę oczyszczalni ścieków polepszono czystość wody w Dunaju.
I tak samo miało być na Dolnej Wiśle. Kaskada miała zaczynać się w Wyszogrodzie, Włocławek miał być drugim stopniem w kaskadzie, następny stopień miał być wybudowany w Ciechocinku.
 
Fot. 2. Próg podpierający stopień w trakcie modernizacji
 
Kaskada stopni wodnych gwarantuje w zasadzie stałe różnice poziomów wody – spady dla poszczególnych stopni. Ma to duże znaczenie dla stateczności budowli piętrzących wchodzących w skład stopnia wodnego, takich jak zapora ziemna, jaz i elektrownia wodna. Takie założenia przyjęto, projektując Włocławek, ponieważ zgodnie z planem w ciągu kilku lat po zakończeniu budowy stopnia we Włocławku miał powstać stopień w Ciechocinku. Dla ustalonego spadu obliczono bezpieczne filtracje dla zapory ziemnej, jazu i elektrowni jako budowli piętrzących. Dla przyjętego spadu ustalono optymalne parametry zarówno dla elektrowni wodnej, jak też dla śluzy żeglugowej, a dla przyjętego spadu i przy założeniu, że stopień Włocławek będzie elementem kaskady obliczono światło jazu.
Praca stopni wodnych w kaskadzie (stałe spady) pozwala na przyjmowanie zwiększonego obciążenia podłoża za jazami, co ma wpływ na obliczenie tzw. światła jazu − dla Włocławka wynosi ono B = 200 m, a to w efekcie pozwoliło na zmniejszenie długości jazu.
Wybudowany w latach 1962–1970 stopień wodny Włocławek utworzył największy w Polsce zbiornik wodny przepływowy z elektrownią wodną o mocy 160 MW.
Podstawowymi budowlami stopnia są: zapora ziemna, jaz, elektrownia wodna, śluza żeglugowa (łączna długość ok. 1100 m) i filar działowy z przepławką dla ryb.
Zaniechanie budowy kaskady Dolnej Wisły spowodowało, że Włocławek jest prawie od 40 lat eksploatowany w warunkach innych, niż były przyjęte w projekcie i według których został wybudowany. Podstawowym czynnikiem powodującym występowanie niekorzystnych zjawisk jest przyspieszona erozja podłoża poniżej stopnia, powodowana przez pracę jazu i elektrowni wodnej. Obniżenie dna (miejscami do 4 m) spowodowało obniżenie poziomu dolnej wody na odcinku ponad 30 km. Obniżenie dna poniżej stopnia zmieniło wielkość spadu, jaka była przyjęta w projekcie: 1) w obliczeniach bezpiecznej filtracji przez zaporę ziemną i dla podłoża wszystkich budowli piętrzących i 2) w obliczeniach stateczności tych budowli.
Na rysunku przedstawiony jest przekrój przez jaz i jego umocnienia. Warto zwrócić uwagę na wymiary umocnień, szczególnie na podłoże do rozpraszania energii poniżej jazu − 90 m.
Od ok. 30 lat trwają prace nad bezpiecznym użytkowaniem i utrzymaniem stopnia wodnego Włocławek. Właściciel (Skarb Państwa − władza wodna), zarządca (Okręgowa Dyrekcja Gospodarki Wodnej, Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej – RZGW) i użytkownik (Inspektorat RZGW we Włocławku) robią wszystko, aby obiekty budowlane stopnia były utrzymywane zgodnie z przepisami ustawy – Prawo budowlane i użytkowane zgodnie z przepisami ustawy – Prawo wodne. Obiekty budowlane są codziennie kontrolowane przez pracowników Inspektoratu i poddawane okresowym kontrolom oraz okresowym ocenom stanu technicznego i bezpieczeństwa przez Ośrodek Technicznej Kontroli Zapór IMGW. W wyniku kontroli i ocen stanu zarządca (RZGW) zlecał i zleca prace badawcze i projektowe, jak też podejmował prace budowlane, mające na celu bezpieczne użytkowanie stopnia.
 

Fot. 3. Podparcie dolnej skarpy zapory ziemnej nasypem ziemnym

 

Do najważniejszych prac należy zaliczyć budowę (1997−2000) tymczasowego progu piętrzącego poniżej jazu i elektrowni wodnej w celu zapewnienia im właściwego funkcjonowa­nia. Próg został usytuowany w odległości 506 m poniżej stopnia i wykonany jako budowla narzutowa z kamienia ciężkiego i betonowych tetrapodów, ubezpieczona skrzyniami siatkowo-kamiennymi na koronie. Odcinek czołowy, usytuowany równolegle do osi stopnia, ma długość 472 m, odcinek boczny − 188 m. Próg wymagał remontów w zasadzie po każdej wielkiej wodzie i po przejściu kry przez przelewy jazu. W 2007 r. próg został przebudowany, m.in. koronę progu obudowano płytami z żelbetu (fot 2). Inne wykonane prace to:
- wzmocnienie podłoża pod fundamentami murów oporowych jazu (2000 r.);
- wzmocnienie podłoża pod płytami jazu (2003–2004 r.);
- drenaż strefy przyczółkowej jazu w postaci ekranu żwirowego (2003 r.);
- zabudowa wybojów w rejonie filarów mostu drogowego we Włocławku (2003 r.);
- przebudowa odcinka Wisły pomiędzy stopniem i miastem (2004–2005 r.);
- modernizacja progu podpierającego, m.in. obudowa płytami betonowymi (2007 r.), fot 2;
- dodatkowy nasyp ziemny wzdłuż odpowietrznej podstawy skarpy zapory ziemnej (2008 r.), fot 3.
Należy zwrócić uwagę, że wymienione prace i związane z nimi koszty, mające na celu bezpieczne użytkowanie stopnia Włocławek, wynikają z braku stopnia w Ciechocinku lub Nieszawie. Istnieje uchwała Sejmu RP z 22 grudnia 2000 r. w sprawie „Przedsięwzięcia inwestycyjnego pod nazwą budowa stopnia wodnego w Nieszawie−Ciechocinku”. Prace projektowe nad tą koncepcją zostały zakończone w 2004 r. i od tej pory trwa oczekiwanie na rozpoczęcie inwestycji, która po przywróceniu na stopniu Włocławek spadu przewidzianego w projekcie powinna zakończyć dyskusje o „nieuchron­nej” katastrofie zapory we Włocławku, a RZGW Warszawa nie będzie musiał ponosić co roku kosztów wznoszenia lub utrzymania tymczasowych budowli zabezpieczających.
Obiekty budowlane stopnia są wyposażone w klasyczne urządzenia pomiarowo-kontrolne, takie jak: piezometry, repery geodezyjne do pomiaru pionowych przemieszczeń budowli, celowniki do pomiaru przemieszczeń poziomych, szczelinomierze i pochyłomierze.
 
Rys. 1. Przekrój podłużny przez jaz i jego podłoże do rozpraszania energii przepływającej wody. Erozja dna Wisły nastąpiła za podłożem (od ok. 90 m za jazem) i nie powodowała bezpośredniego podmycia jazu. Rzędna wody dolnej 44,50 m n.p.m. to przewidziana w projekcie rzędna piętrzenia dla stopnia Nieszawa lub Ciechocinek oraz dla progów podpierających.
 
Od 1992 r. opracowywane są przez Ośrodek Technicznej Kontroli Zapór IMGW okresowe oceny stanu technicznego i bezpieczeństwa wszystkich budowli hydrotechnicznych stopnia. Dodatkowo w 1996 r. uruchomiono automatyczny system pomiarowo-kontrolny (ASTKZ) zapewniający ciągłą kontrolę stanu budowli oraz sygnalizację w przypadku zagrożenia. Od lat OTKZ IMGW wykazuje w swoich ocenach aktualny stan techniczny i zagrożenia dla poszczególnych budowli i ich podłoża, a RZGW Warszawa, w ramach posiadanych lub wywalczanych środków (np. Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej), zleca konieczne prace projektowe i budowlane. Tak będzie do czasu wybudowania stopnia wodnego w Nieszawie lub w Ciechocinku.
Podsumowując: Postępując zgodnie z Prawem budowlanym, dzięki ocenom stanu technicznego i bezpieczeństwa, opracowywanym przez OTKZ-IMGW i staraniom Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Warszawie stopniowi wodnemu Włocławek nie grozi w najbliższym czasie katastrofa budowlana.
Moim zdaniem zamiast corocznie ponosić ogromne koszty na zapewnienie bezpiecznego użytkowania stopnia wodnego Włocławek, aby uchronić go przed katastrofą budowlaną, należy wybudować stopień w Nieszawie lub Ciechocinku.
 
doc. dr Wiesław Depczyński
weryfikator ocen stanu w latach 1992–2006
Zdjęcia: mgr inż. Zygmunt Piątkowski, ImiGW
 
Parametry poszczególnych
budowli stopnia wodnego Włocławek
 
 
Zapora ziemna
 
długość zapory             670 m
 
szerokość koron          13 m
 
maksymalna wysokość 20 m
 
rzędna korony zapory 60,2 m n.p.m.
 
rzędna nadzwyczajnego poziomu piętrzenia
(nadzw. PP)     58,5 m n.p.m.
 
rzędna maksymalnego poziomu piętrzenia
(maks. PP)       57,3 m n.p.m.
 
rzędna minimalnego poziomu piętrzenia (min. PP)      56,0 m n.p.m.
 
kubatura zapory           1,1 min m3
 
 
Żelbetonowy jaz 10-przęsłowy
 
długość budowli           254,5 m
 
długość (światło) przelewów    200,0 m
rzędna korony budowli 60,2 m n.p.m.
 
wysokość budowli       34,0 m
 
rzędna progu przelewów          50,50 m n.p.m.
 
szerokość fundamentu 34,8 m
 
 
Elektrownia wodna
 
długość budowli           162,0 m
 
szerokość fundamentu 60,0 m
 
rzędna korony budowli 60,2 m npm
 
wysokość budowli       33,9 m
 
 
Śluza żeglugowa
 
długość budowli           158,0 m
 
długość użyteczna komory       115,0 m
szerokość użyteczna komory    12,0 m
wysokość ścian komory           17,0 m
 
rzędna dna komory      41,8 m n.p.m.
 
rzędna górnego progu 50,0 m n.p.m.
 
 
Filar działowy, rozdzielający podłoża
dolne jazu i elektrowni
 
maksymalna wysokość            34 m
− z przepławką dla ryb łososiowatych
 
 
Parametry zbiornika 
 
pojemność całkowita (do Maks. PP)   370,0 m3
 
pojemność użytkowa   52,7 m3
 
pojemność forsowana (do Nadzw. PP)            80,0 m3
 
pojemność całkowita forsowana          450,0 m3
 
powierzchnia (przy Maks. PP) 70,4 km2
 
 

 

 

www.piib.org.pl

www.kreatorbudownictwaroku.pl

www.izbudujemy.pl

Kanał na YouTube