Analiza możliwości wykorzystania modelu geologiczno-inżynierskiego do oceny tempa erozji dna koryta rzeki nizinnej, na przykładzie Warty poniżej zbiornika Jeziorsko

Abstract

W pracy opisano proces intensywnej erozji dna koryta rzeki występujący poniżej zbiorników retencyjnych, powodujący istotne zagrożenia dla stabilności obiektów budowlanych. W celu skonstruowania modelu tempa erozji, obok analiz hydrologicznych, przeprowadzono również szczegółowe badania geotechniczne w obrębie doliny rzeki Warty poniżej zbiornika retencyjnego Jeziorsko. Założono, bowiem, że na tempo erozji, poza warunkami hydraulicznymi oraz hydrologicznymi, wpływ ma również rodzaj oraz właściwości geologiczno-inżynierskie podłoża gruntowego. Wykorzystano geotechniczne testy terenowe in situ (CPTU, DPL). Uzyskane wyniki poddano następnie analizie z wykorzystaniem różnych technik geostatystycznych, umożliwiającej określenie trójwymiarowego, geotechnicznego modelu podłoża. Krytyczna analiza wyników modelowania pozwoliła na wybranie optymalnego obrazu podłoża gruntowego. Równolegle przeprowadzono analizę tempa erozji z wykorzystaniem archiwalnych danych hydraulicznych z 5 lat funkcjonowania zbiornika. W efekcie powstał fizyczny model tempa erozji dna koryta rzeki wykorzystujący wyniki punktowych pomiarów z badań geotechnicznych. Zestawiając obydwa modele, fizyczny tempa erozji oraz geostatystyczny geologiczno-inżynierski, uzyskano łączony model tempa erozji dennej. The thesis is an attempt to describe the intensive river bed erosion, which occurs below reservoirs dams and causes significant threats to the stability of buildings. For building the combined model, hydrological analysis and detailed geotechnical investigations were carried out within the Warta River valley downstream the Jeziorsko reservoir. It was assumed that, apart from hydraulic and hydrological conditions, the rate of erosion depends on the type and geoengineering properties of the subsoil. The river valley deposits of the selected stretch were examined by in situ tests (DPL, CPTU). The results of the tests were then subjected to a three-dimensional modeling, taking into consideration different geostatistical techniques. Critical analysis of the modeling results allowed to select the optimum image of a subsoil as the spatial variability of the selected geotechnical parameter. Simultaneously, the erosion rate analysis was carried out using archival data from 5 years of the exploitation of the reservoir. As a result, a physical model of the erosion rate of the river bed using the geotechnical parameters from punctual locations was created. By combining both models, physical erosion rates and geostatistical geoengineering, a combined model of bed erosion was obtained. This model allows a quick and qualitative determination of erosion, even with a small amount of field work.