Prezentowany materiał jest kompendium wiedzy przygotowanym do szkolenia dla inżynierów hydrotechników w zakresie jak w tytule i obejmuje zagadnienia powodzi, filtracji w wałach ppow., przepływy w rzekach kontrolne i miarodajne, stateczność wałów w trakcie powodzi i kontrole, naprawy oraz stąd wynikające doświadzczenia. Szeroko omówiono procedury monitoringu i badań kontrolnych wałów z metodami geofizycznymi. Wspomniano o wielu programach: w tym dla Odry 2006, Projekt ISOK oraz sposoby oceny stanu technicznego wałów. Dla projektantów, wykonawców robót oraz inwestorów i nadzoru zamieszczono w tekście ponad 90 rysunków, ok. 20 fotografii i 23 tabele z danymi potrzebnymi dla każdego hydrotechnika

Hydrotechnika to przede wszystkim całokształt zagadnień dotyczących synergii obiektów budowlanych i środowiska wodnego w tym m.in. rzek, mórz i wód gruntowych z wykorzystaniem efektów do celów gospodarczych. Planując realizację obiektów budownictwa hydrotechnicznego należy pamiętać o jego specyfice i zdawać sobie sprawę z uwarunkowań panujących w tej dziedzinie. Realizacja budowli wodnych związana jest z wodą, jej złożonością i warunkami. Każdorazowo organizacja robót uwzględniać powinna przepływy wód i ich oddziaływanie na konstrukcje. Problem przepustowości wody w trakcie realizacji inwestycji jest najbardziej charakterystyczną cechą placów budów obiektów hydrotechnicznych. Stąd też specyfika budownictwa wodnego wymaga  w całym procesie inwestycyjnym doskonałego przygotowania kadry projektantów i wykonawców z zakresu hydrologii, geologii, geotechniki, mechaniki budowli, hydrauliki itd. Prawidłowy proces prac studialnych i projektowych opiera się na analizach i badaniach począwszy od dobrego rozpoznania warunków hydro-geotechnicznych. Dobrze wykonany projekt, prawidłowa realizacja obiektu i właściwie prowadzona eksploatacja zmniejszają na ogół prawdopodobieństwo wystąpienia katastrof i awarii. Woda w swoim obiegu w przyrodzie jest najbardziej agresywnym czynnikiem wywołującym erozję gruntu. Zakres zniszczeń spowodowanych przez erozję jest bardzo zróżnicowany i zależy od wielu czynników:

Erozja jest więc procesem naturalnym, stanowiącym część cyklu geologicznego w całym systemie hydrologicznym, a działania ludzkie związane z ochroną przed erozją mają jedynie na celu osłabienie tego procesu. W artykule tym rozpatrzone zostaną problemy ochrony ppow. i przed erozją, w których mogą być użyte z powodzeniem geosyntetyki i wyroby pokrewne. Ochrona przed powodzią aglomeracji położonych nad ciekami, ich bezpieczeństwo, ochrona ekologicznych warunków rzeki i jej zlewni, a także planowa dbałość o ich stan jako dróg transportowych to jeden z głównych problemów hydrotechniki. W tym przypadku działanie erozyjne wody ma dwa aspekty:

Drugim problemem jest ochrona przed procesem erozji gruntu. W tym przypadku erozja jest funkcją wielu zmiennych. Jednakże największe znaczenie ma tu energia erozyjna deszczu i podatność gruntu na erozję od spływu powierzchniowego i wód płynących. Trzecim czynnikiem, niejednokrotnie niezauważanym, jest prawidłowo zaprojektowany drenaż dla właściwego uregulowania stosunków gruntowo-wodnych i stabilizacji gruntu. Infrastruktura towarzysząca w budownictwie hydrotechnicznym to przede wszystkim obiekty retencyjno-rozsączające, rowy drogowe, poldery, zbiorniki retencyjne mokre i suche itp. W każdym z tych wymienionych zakresów z powodzeniem można stosować geosyntetyki zastępując tradycyjne konstrukcje i materiały lub uzupełniając o dodatkowe właściwości, które w tradycyjnym ujęciu byłyby nie do uzyskania. Ostatnim czynnikiem w kwestii powodzi jest brak opracowanych programów i strategii działań wspólnych, systematycznych ćwiczeń organizacji rządowych i pozarządowych ze służbami z symulacją zagrożeń i cyklicznych szkoleń na różnych poziomach.  Szczególnie, że według ekspertów Polska nie ma spójnej polityki zarządzania skutkami kryzysu klimatycznego. Nie jesteśmy na nie jako państwo i obywatele przygotowani infrastrukturalnie, merytorycznie ani mentalnie i kulturowo.

Powódź.  Położenie geograficzne naszego kraju powoduje, że Polska może być w równym stopniu nawiedzana przez powodzie, jak i susze. Związane jest to z klimatem i jego zmianami (czego mentalnie nie jesteśmy również w stanie zrozumieć), w którym przyszło nam żyć - mamy klimat umiarkowany, przejściowy i morsko-kontynentalny. Doświadczamy więc na zmianę kilku lat suchych i kilku mokrych, jednakże sformułowanie to nie odzwierciedla co raz częstszych tzw. zjawisk ekstremalnych, czyli np. deszczy gwałtownych i ulewnych (po kilkadziesiąt mm opadu na godz.), długotrwałych (kilka lub kilkanaście dni z rzędu), o dużym zasięgu obszarowym, jakie np. wystąpiły w 2010 r. (od maja do października) i obecnie we wrześniu 2024 r. Mając nadal w pamięci wielką powódź z 1997 r., która pokryła wodą tysiące km2 powierzchni naszego kraju, doznajemy kolejnych. Ta powódź z 1997 r. spowodowana była potężnymi deszczami w górnych partiach dorzeczy Odry i Wisły, a ostatnia wynikała z przemieszczenia się potężnego niżu  z Zatoki genueńskiej. Powodziami nazywamy takie wezbrania wody, podczas których woda po przekroczeniu stanu brzegowego lub poziomu korony wałów ochronnych zalewa doliny rzeczne lub tereny depresyjne, a przez to powoduje zniszczenia i straty. Ze względu na to, że powódź jest zjawiskiem losowym, nie ma możliwości ścisłego określenia czasu oraz miejsca występowania oraz jej wielkości jak to próbuje się zrobić z innym kataklizmem – trzęsieniem ziemi. Wezbrania rzek to zjawiska hydrologiczne mające określone uwarunkowania klimatyczne i geomorfologiczne. Początkowy bieg większych rzek i ich dopływów to rzeki o charakterze górskim, które po długotrwałych lub nawalnych opadach reagują dużymi wezbraniami. Na przestrzeni ostatnich 10 wieków w źródłach pisanych zarejestrowano ok. 100 takich wezbrań wraz z tragicznymi skutkami. Z pojęciem powodzi wiążą się charakterystyczne stany, poziomy oraz przepływy charakterystyczne wody. Wyróżniamy stany i przepływy charakterystyczne (naturalne) oraz umowne (konwencjonalne). Różnica pomiędzy stanami a poziomami wody polega na tym, że te pierwsze są wartościami odczytywanymi na wodowskazach (najczęściej w cm), natomiast poziomy są wyrażone rzędnymi tj. wysokością w metrach nad przyjętym poziomem odniesienia. Określenie poziomu na podstawie odczytu stanu na wodowskazie polega na dodaniu tego stanu do rzędnej zera wodowskazu. W zagadnieniach powodziowych najczęściej wykorzystuje się stany charakterystyczne: maksymalny roczny (WW), maksymalny z maksymalnych rocznych (WWW), średni roczny (SW) i średni ze średnich rocznych (SSW), minimalny roczny (NW) i średni z minimalnych (SNW) oraz ekstremalne z wielolecia – absolutnie maksymalne (abs. max) i absolutnie minimalne (abs. min). Mogą też być stosowane stany odpowiadające przepływom o określonym prawdopodobieństwie występowania, zarówno w strefie wód wielkich jak i niskich. Do stanów umownych (konwencjonalnych) stosowanych w ochronie przed powodziami zaliczamy stany ostrzegawcze i alarmowe leżące w strefie wód przyborowych. Ustala się je na podstawie obserwowanych na wodowskazach stanów wody oraz profilów koryta rzeki i stopnia zagospodarowania jej doliny. Stan alarmowy oznacza groźbę powodzi. Najczęściej przekracza on o kilka cm poziom wody brzegowej a przy jego ustaleniu uwzględnia się stopień zagospodarowania terenu. Fala powodziowa jest to fala wezbraniowa, która wywoła w dolinie rzeki określone szkody i straty materialne.

   Rys.1. Elementy fali powodziowej [1] ; 1- krzywa wznoszenia, 2 – krzywa opadania, Qdoz – przepływ dozwolony,  Qdop- przepływ dopuszczalny, Va – objętość fali powodziowej, Vb – objętość części fali wezbraniowej od  podstawy do Qdoz, Va + Vb = V – całkowita objętość fali, 3 – stany powodziowe, 4 – stany przyborowe

Na podstawie kształtu fal wezbraniowych szacować można wielkość i rodzaj powodzi. Obserwowane fale wezbraniowe w zlewniach górskich są smuklejsze, mają większe kulminacje i mniejsze czasy trwania w porównaniu z falami zlewni nizinnych. Zlewnie charakteryzujące się dużą retencyjnością, nie mają wyraźnych charakterystycznych fal pojedynczych i może się zdarzyć, że prawdopodobieństwo występowania fal pojedynczych w takich zlewniach jest mniejsze niż złożonych. Innymi cechami, którymi można charakteryzować wezbranie są prędkości przemieszczania się fal wezbraniowych w cieku. Kulminacja fali wezbraniowej przesuwa się w dół rzeki zazwyczaj z prędkością większą od prędkości wody w korycie przy stanach średnich (1,2 — 1,5 Vśr) i zależy od wielu czynników, a zwłaszcza szorstkości i zmiany kształtu czynnego przekroju. Przy zmniejszeniu współczynnika szorstkości, jak i zwężeniu czynnego przekroju, prędkość przemieszczania się kulminacji wzrasta. Przemieszczenie to może być zakłócone przez czynniki sztuczne, np. przerwanie wałów ochronnych, gospodarkę na obiektach hydrotechnicznych, oraz naturalne, z których najważniejsze to wpływy dopływów i rozszerzanie się doliny rzecznej. Dla przykładu kulminacja fali wezbraniowej na Nysie Kłodzkiej przemieszczała się ze średnią prędkością 54 km/h. To obrazuje potęgę żywiołu jakim jest woda. Fale wezbraniowe ulegają transformacji w cieku i po przejściu przez zbiorniki retencyjne i/lub poldery. Przesuwając się w dół cieku fala powodziowa spływa doliną rzeczną o różnych ukształtowaniach topograficznych. Gdy są one szerokie i płaskie wpływają na wyraźne obniżenie kulminacji oraz opóźnienie czasu jej występowania. Wówczas w korycie właściwym i na terenie zalewowym wody są czasowo magazynowane. Jeżeli na drodze fali wezbraniowej wystąpi dolina zwężona, np. przez wały przeciwpowodziowe wówczas wzrasta kulminacja fali oraz prędkość jej przemieszczania. Obwałowanie rzek powoduje powstawanie niekorzystnych zjawisk w dolinie rzek przez wyłączanie dużych pojemności retencyjnych. Niedogodności te mogą być w mniejszym lub większym stopniu złagodzone przez poldery, do których wprowadza się część odpływającej fali lub przez budowę zbiorników magazynujących wody wezbraniowe, zarówno suche jak i mokre. Szczególne zagrożenie powodziowe występuje w dorzeczu Odry, które ma swoją specyfikę i typologię oraz sezonowość. Wynika to z uwarunkowań meteorologicznych, klimatycznych, podziału wododziałów, wysokościowych oraz z antropologicznych. Wykonane w przeszłości prace regulacyjne na Odrze skróciły naturalny bieg rzeki z 1020 km do 860 km! Specyfiką powstania zagrożenia powodziowego na Odrze i jej dopływach jest jednoczesna kulminacja fal powodziowych. Wyraźnie to widać w przypadku Odry i Nysy Kłodzkiej i poniżej na Oławie, Ślęzy i Bystrzycy. Górny bieg Odry jest zlokalizowany w wysokich partiach górskich, stąd opady rzędu 200 – 586 mm w przeciągu np. 5 dni wywołują ogromne spływy powierzchniowe i kumulowanie się przepływów w wąskich korytach rzek. Dla zobrazowania potęgi żywiołu można przytoczyć obserwacje ze stacji Lysa Hora (Czechy) gdzie zanotowano pik opadów o wysokości 510 mm ale w ciągu 3 dni. Takie anomalie przekładają się na późniejsze katastrofalne przepływy w Kłodzku, Stroniu Śląskim czy Lądku Zdroju. Powódź z 2010 r. była związana także z falą opadów, które wystąpiły na obszarze górnego biegu Odry z kilkukrotnym przekroczeniem stanów średnich wieloletnich. Typowym obszarem występowania powodzi górskich jest również Kotlina Kłodzka.

Rys. 2. Strefy zagrożenia powodziowego rzek nieobwałowanych [1]: a – strefa małego zagrożenia, b- strefa średniego zagrożenia, c- strefa wielkiego zagrożenia

Strefa „a” – małego zagrożenia obejmuje obszar pomiędzy istniejącymi walami przeciwpowodziowymi lub gdy ich brak, między linią zalewu wodami miarodajnymi, a linią zalewu wywołanego przepływem maksymalnym rocznym o prawdopodobieństwie p=5% . Pod pojęciem przepływów miarodajnych rozumiemy w tym przypadku przepływ maksymalny roczny o określonym prawdopodobieństwie przyjmowany jak przy projektowaniu wałów w zależności od rodzaju terenu chronionego. Strefa „b" — średniego zagrożenia, rozciąga się pomiędzy liniami zalewu wywołanego przepływami maksymalnymi rocznymi o prawdopodobieństwie p = 5% i p = 50%. Strefa „c" — wielkiego zagrożenia, obejmuje obszar położony między liniami zalewu spowodowanego przepływami maksymalnymi rocznymi o prawdopodobieństwie wystąpienia p = 50%, a linią wody brzegowej. Prawdopodobieństwa p = 50% i p = 5% odpowiadają kolejno: częstotliwości pojawienia się raz na 2 lata i 20 lat. Granice tych stref wyznacza się na mapach na podstawie profili podłużnych przepływów prawdopodobnych i profili poziomów wody odpowiadających tym przepływom. Ustalono zasadę lokalizacji obiektów w poszczególnych strefach zagrożeń. W strefie „a", w przypadku rzek obwałowanych można lokalizować tereny rekreacyjne parki i zieleńce, dopuszcza się uprawy rolne (z wyjątkiem pasa ochronnego wału o szerokości 10 m od jego stopy). W przypadku rzek nieobwałowanych zabrania się lokalizacji zakładów przemysłowych, budynków mieszkalnych i gospodarczych. Istniejące w tej strefie zabudowania mieszkalne powinny być przeniesione na tereny położone wyżej. Tereny w strefie „b" zarówno dla rzek obwałowanych jak i nieobwałowanych mogą być zagospodarowane w pierwszym przypadku jako użytki zielone, w drugim jako grunty orne. Natomiast budynki gospodarcze i mieszkalne są w tej strefie niedopuszczalne. W przypadku rzek obwałowanych, w miastach dopuszcza się tereny rekreacyjne parki i zieleńce o ile nie będą one utrudniały spływu wielkiej wody. W strefie „c" doliny rzeczne zarówno obwałowane jak i nieobwałowane powinny być zagospodarowane jako użytki zielone, łąki i pastwiska. Nie dopuszcza się tu upraw rolnych. Tereny te nie mogą być zabudowane, a istniejące już budowle nie regulacyjne mogące zakłócić przepływy kulminacyjne powinny być z tej strefy usunięte z wywłaszczaniem. W 1987 r. w CBSiPBW „Hydroprojekt" opracowano projekt nowych wytycznych lokalizacji obiektów na terenach zagrożonych powodziami wraz z odmiennym podziałem na strefy zagrożenia powodziowego. Ustalono zasady lokalizacji w poszczególnych strefach obiektów usystematyzowanych w 3 grupach: A, B, C wg sfer produkcji oraz gałęzi gospodarczych i społecznych zgodnie z klasyfikacją gospodarki narodowej opracowaną przez GUS. W zasadzie w każdych  zaleceniach (ONZ z 1976) stwierdza się, że w strefie największego zagrożenia (odpowiednik strefy „c"), nie należy lokalizować nowych obiektów. Natomiast usytuowane tam budynki oraz istniejące w korycie mosty, porty itp. powinny być odpowiednio zabezpieczone przed wodą płynącą z dużą prędkością w czasie powodzi. Jeżeli jednak występuje konieczność wznoszenia na tych terenach budynków, to należy rozpatrzeć możliwość zabudowy specjalnej i posadowienia budowli na palach, nasypach itp. Pamiętać należy, by przekrój poprzeczny doliny do poziomu WW był odpowiednio powiększony o powierzchnię zajmowaną przez nowy obiekt. Przekroje WW przed i po zabudowie powinny być sobie równe. Najwłaściwszym wykorzystaniem terenów zaliczanych do tej strefy jest przeznaczenie ich do celów rekreacyjnych jako tereny otwarte: place zabaw, parki, boiska lub jako łąki i pastwiska. W strefie mniejszego niż poprzednio zagrożenia (odpowiadającej strefie „b"), gdzie, nie ma zakazu zabudowy, przy wznoszeniu nowych obiektów muszą być uwzględniane pewne wymogi budowlane, np. konstrukcje fundamentów oraz poziomy piwnic powinny być tak projektowane, by woda nie niszczyła tych obiektów. Również w następnej strefie, umiarkowanego zagrożenia, odpowiadającej strefie „a" nie ma formalnych ograniczeń zabudowy, jednak przyszli użytkownicy obiektów powinni być ostrzeżeni o możliwości wystąpienia powodzi. Poldery są to tereny okresowo zalewowe, służące zmniejszeniu szczytu fal wezbraniowych przez rozlanie części wielkich wód z rzeki i wprowadzeniu jej na obszary retencyjne. Uwagi o polderach podsumować można w ten sposób, że obecne trendy wskazują celowość rozpatrywania możliwości stosowania tych obiektów tam gdzie istnieją szczególnie duże pojemności retencyjne i duże odstępy między wałami rozdzielczymi, korzystne warunki topograficzne i geologiczne dla upustów, gospodarcze słabo wykorzystywane rolniczo i społeczne. Przez retencję rozumie się zwykle zabiegi mające na celu opóźnienie spływu z terenu rowów, rzek, zbiorników i jezior dzięki rożnego rodzaju zabiegom rolniczym i leśnym oraz dzięki urządzeniom technicznym. Przykładowe relacje pomiędzy stanami charakterystycznymi naturalnymi i umownymi (konwencjonalnymi) zawiera tab.1.

Tab.1. Stany charakterystyczne (naturalne i umowne) dla wybranych profili Wisły i Odry [1]

Powodzie podzielić można według następujących kryteriów:

Rys. 3. Rejonizacja powodzi w Polsce [1]: 1- obszary najczęściej nawiedzane przez powodzie opadowe, 2- obszary najczęściej nawiedzane przez powodzie roztopowe, 3- obszary najczęstszego występowania powodzi letnich spowodowanych przez krótkotrwałe deszcze nawalne.

Rys. 4. Dominujące typy wezbrań w Polsce [1]: 1- wezbrania opadowe, 2- wezbrania roztopowe, 3- mieszany typ wezbrań, 4- tereny występowania zjawisk krasowych, 5- tereny z wyraźnym wpływem czynników antropogenicznych na dopływ rzeczny

Czynna i bierna ochrona przeciwpowodziowa. Urządzenia techniczne i nietechniczne należące do środków czynnej i biernej ochrony od powodzi to w głównej mierze konstrukcje ziemne. W ramach środków technicznych rozróżniamy przede wszystkim budowle hydrotechniczne i działania o charakterze inżynierskim, przy czym grupujemy je w środki ochrony czynnej lub biernej. Do pierwszej grupy zaliczymy obiekty i działania, które wpływają na wielkość wezbrań w ciekach wodnych, tj. pozwalają kształtować przepływy i stany wody oraz czas ich trwania. Będą to przede wszystkim duże zbiorniki retencyjne z tzw. stałą rezerwą powodziową, zbiorniki suche z zamknięciami, poldery z zamknięciami, kanały ulgi z zamknięciami, jeziora z możliwością nadpiętrzenia, zbiorniki przepływowe z wyrównaniem dobowym i zbiorniki wyrównawcze. Do działań o charakterze technicznym należy zaliczyć m.in. realizację obiektów retencyjnego przysposobienia zlewni oraz lodołamanie, także przy użyciu materiałów wybuchowych, co ma zastosowanie przy likwidowaniu zatorów. Do drugiej grupy zaliczamy obiekty i działania, które przy ukształtowanym już wezbraniu  mają na celu niedopuszczenie do rozlewania się przepływającej wody poza przewidziany do tego obszar. Będą to przede wszystkim wały przeciwpowodziowe, poldery, suche zbiorniki oraz kanały ulgi, wszystkie bez zamknięć umożliwiających sterowanie oraz uregulowanie rzeki. Do działań w ramach ochrony biernej należy zaliczyć utrzymanie koryt wielkich wód, decydujące o ich przepustowości. Wymienione środki techniczne mają za zadanie, jak to współcześnie określa się w strategiach ochrony przeciwpowodziowej - „utrzymać wodę z dala od ludzi". Oprócz środków technicznych coraz większe znaczenie zyskują środki nietechniczne, z których większość ma na celu „utrzymanie ludzi z dala od wody". Do tej grupy zaliczamy planowanie przestrzenne, ustalenie m.in. rzędnej posadowień dla obiektów, prawo budowlane, ubezpieczenia, systemy wczesnego ostrzegania, edukację, tj. zestaw działań i regulacji zniechęcających do zamieszkiwania i intensywnego zagospodarowywania terenów zalewowych lub zachęcających do ich opuszczania i wycofywania z nich intensywnych form wykorzystania gospodarczego. W ramach strategicznego podejścia do ochrony przeciwpowodziowej, gdy nieskuteczne okazuje się odseparowanie zagrożenia od ludzi i gospodarki, pozostaje ograniczyć ryzyko powodziowe do akceptowalnego poziomu i nauczyć się żyć w takich warunkach. W tym przypadku katalog środków jest szczególnie bogaty, bowiem powinien obejmować dodatkowo, oprócz już wymienionych takie działania jak, np. przystosowanie obiektów budowlanych do okresowego zalewania (pod względem konstrukcyjnym i funkcjonalnym), plany ewakuacji itp. Wybór odpowiednich środków musi uwzględniać aspekty bezpieczeństwa, ochrony środowiska i gospodarcze, zawsze w nawiązaniu do specyficznych cech rzeki, zmiennych na jej długości. Plan ochrony przeciwpowodziowej doliny rzecznej jest zawsze indywidualnym rozwiązaniem, wieloaspektowym i przez to multidyscyplinarnym. Ponieważ klasa wału zależy od wielkości powierzchni chronionej przed zalaniem, stosunkowo łatwo o informację na temat długości wałów poszczególnych klas oraz wielkość powierzchni chronionych. Nie ma natomiast informacji o liczbie mieszkańców tych terenów, infrastrukturze i innych formach zagospodarowania, mających wpływ na wielkość ryzyka powodziowego zdefiniowanego w Dyrektywie Powodziowej UE. Najskuteczniejsza czynna ochrona, to rezerwa powodziowa w postaci pojemności suchych zbiorników przeciwpowodziowych (wzorcowy przykład myśli hydrotechnicznej – Racibórz D.), polderów lub specjalnie wydzielona pojemność w zbiornikach spełniających inne funkcje niż przeciwpowodziowe. Na zbiornikach takich w zlewni Odry pojemność powodziowa zawiera się w przedziale 5 - 40 % całkowitej objętości zbiornika. Najstarsze i najprostsze obiekty ochrony biernej to obwałowania i kanały ulgi. Ziemne konstrukcje piętrzące muszą być wyposażone w zabezpieczenia przeciwfiltracyjne i przeciwerozyjne, a elementy tych zabezpieczeń wykonane z zastosowaniem geosyntetyków są trwalsze, sprawniejsze i w efekcie tańsze od rozwiązań tradycyjnych. Powodzie w dorzeczu Odry, w lipcu 1997 r. i wrześniu 2024 r. po raz kolejny, tym razem w drastyczny sposób ukazały słabe strony istniejących zabezpieczeń przeciwpowodziowych, a także ogrom zaniedbań eksploatacyjnych i mentalnych władz i lokalnych społeczności. Obok już zrealizowanych zbiorników retencyjnych Racibórz, Topola i Kozielno, istnieje konieczność budowy kolejnych zaniechanych, np. w kotlinie Kłodzkiej oraz systemu zbiorników małej retencji w zlewni Odry, a także rozłożona na kilkanaście lat systematyczna modernizacja obwałowań Odry i jej dopływów. Racjonalnym rozwiązaniem jest tworzenie polderów i rozbiórka wałów na obszarach niezabudowanych i ekstensywnie wykorzystywanych rolniczo. Przykładem jest Narew, wzdłuż której jest tylko 16 km obwałowań. Miejsc pod poldery sterowane jest stosunkowo niewiele i dadzą one, przy sporych nakładach na ich budowę, niewielkie przyrosty retencji (35% obwałowań chroni obszary o powierzchni poniżej 10 km2). Wydaje się bardziej uzasadnione przywracanie takich miejsc terenom zalewowym (niesterowanym). Jest to zabieg technicznie prosty i tani, ale rodzi skutki prawne i ekonomiczne, gdyż wiąże się ze zmianą form użytkowania terenu i koniecznością wypłaty rekompensat lub wywłaszczenia za odszkodowaniem. Przy zmianie widzenia problemów powodziowych przez ogół społeczności wydaje się ten problem także do sprawnego przeprowadzenia z uwzględnieniem konsultacji, rozmów i uświadamiania o zagrożeniach, które mogą pojawiać się coraz częściej.

Wprowadzenie do problematyki filtracji - zjawiska filtracji, przesiąków i sufozji. Jak już wcześniej zauważono, woda w swoim obiegu jest najbardziej agresywnym czynnikiem wywołującym i potęgującym erozyjność gruntu. Erozja jest więc procesem naturalnym, a nasze działania powinny iść w kierunku jej ograniczenia lub wyeliminowania. Z trzech rodzajów wody występującej w gruncie ( woda związana, kapilarna, gruntowa), to woda gruntowa ma najbardziej istotny wpływ na roboty fundamentowe obiektów budowlanych jak również na posadowienia i stateczności nasypów i wykopów. Bezpośrednie oddziaływanie wody gruntowej widoczne jest szczególnie przy wykonywaniu wykopów. Te zależności sprawiają wiele problemów, stąd jest niemożliwym zbadanie zjawiska filtracji i podanie reguł z dokładnością, z jaką określa się np. ruch wody w przewodach. Ruch wody gruntowej zw. filtracją lub przesączaniem zależy od ośrodka gruntowego – jego uziarnienia, struktury i porowatości. W praktyce stosuje się znaną empiryczną zależność podaną przez Darcy:

v = k · i

gdzie:    v – prędkość filtracji [m/s],   k -  współczynnik filtracji [m/s],   i - ∆h/l – spadek hydrauliczny (gradient) – strata naporu wody ∆h na odległości l

Rys. 5. Ruch wody gruntowej

W profilu gruntowym wyróżnia się strefę aeracji – leżącą ponad zwierciadłem wody gruntowej, gdzie pory są częściowo wypełnione wodą oraz strefę saturacji o porach wypełnionych całkowicie wodą. I ta ostatnia strefa będzie stanowić przedmiot dalszych rozważań.

Rys. 6. Strefa aeracji i saturacji w gruncie

W przypadku swobodnego zwierciadła wody gruntowej jej ruch możliwy jest dzięki pochyleniu zwierciadła. Woda gruntowa znajdująca się pod ciśnieniem między warstwami nieprzepuszczalnymi po wykonaniu otworu podnosi się w nim. Jeżeli ciśnienie jest tak duże, że wypływa nad powierzchnię terenu wtedy nazywana jest artezyjską, natomiast wodą subartezyjską jest ta, której podniesione w otworze zwierciadło nie osiąga powierzchni terenu.

Rys. 7. Warstwy wodonośne w podłożu gruntowym

Rys. 8. Różne poziomy piezometryczne wody gruntowej

Ruch wody gruntowej odbywa się z małymi prędkościami, gdyż istnieją duże opory hydrauliczne w krętych i wąskich kanalikach. Dominujący jest ruch laminarny, natomiast w niektórych większych kanalikach bądź w rumoszach skalnych, a także w sąsiedztwie budowli piętrzących wodę, może wystąpić ruch burzliwy. Najczęściej uważa się, że ruch laminarny trwa dotąd, gdy liczba Reynoldsa:

przy czym  za symbol d bierze się tu miarodajną średnicę ziaren  z  krzywej   uziarnienia (d10). Prędkość krytyczna, po której przekroczeniu występuje ruch burzliwy, jest trudna do określenia. Dla piasków przyjmuje się, że powyżej v = 1· 10 -3 m/s rozpoczyna się ruch burzliwy.

Tab. 2. Orientacyjne wielkości  współczynnika wodoprzepuszczalności gruntów naturalnych

Doświadczenia Reynoldsa. Doświadczenia nad rodzajem ruchu cieczy przeprowadził Reynolds w 1883 r. Badania te wyodrębniły wyraźnie dwa rodzaje ruchu cieczy:

Ruch laminarny występuje przy małych prędkościach przepływu, kiedy oddzielne strugi strumienia poruszają Pozostało jeszcze 90% tekstu