Blog

1. Wstęp

Zbiorniki retencyjne o odpowiedniej pojemności odgrywają kluczową rolę w ochronie terenów zalewowych, stabilizacji gospodarki wodnej oraz zwiększaniu bezpieczeństwa powodziowego. W związku z obserwowanymi zmianami klimatu i coraz intensywniejszymi opadami, wiele istniejących obiektów nie spełnia już wymogów projektowych. Podwyższanie obwałowań staje się zatem koniecznym rozwiązaniem modernizacyjnym. W niniejszym artykule analizujemy wybrane technologie podwyższania brzegów zbiorników retencyjnych pod kątem ich efektywności oraz możliwości zastosowania.

2. Wymagania techniczne i funkcjonalne

Jednym z głównych zagrożeń wałów zbiorników pozostaje przelanie się wody przez obwałowania, spowodowane niedostatecznym wzniesieniem korony ponad maksymalne zwierciadło wody. Taka sytuacja może mieć miejsce w przypadku wystąpienia przepływów większych niż założono na etapie projektowania, co z kolei bywa konsekwencją rosnącej intensywności opadów oraz spadku retencyjności zlewni wynikającego z postępującej urbanizacji [1].

Zalanie terenu może wystąpić także w wyniku przesiąków przez korpus wału lub jego podłoże.
Do takich zjawisk dochodzi najczęściej w przypadku obecności uprzywilejowanych dróg filtracji, nieodpowiednio zabezpieczonych przepustów, śluz czy instalacji, a także w wyniku obecności nor zwierząt lub zaniechań podczas budowy. Dodatkowe zagrożenia stanowią zjawiska sufozji i przebicia hydraulicznego, szczególnie w przypadku gruntów podatnych na wymywanie. Osłabieniu może ulec również stateczność skarp, zwłaszcza w wyniku erozji powierzchniowej, deformacji korpusu wału czy obecności spękań [2].

Podwyższanie wałów zbiorników retencyjnych musi uwzględniać:

• nośność istniejącego korpusu obwałowania,
• stan techniczny i szczelność obecnej konstrukcji,
• warunki gruntowe podłoża,
• ograniczenia przestrzenne (np. sąsiedztwo infrastruktury),
• oddziaływania hydrodynamiczne w trakcie eksploatacji.

Dodatkowo rozwiązania powinny minimalizować ryzyko erozji wewnętrznej i powierzchniowej oraz być trwałe i łatwe w utrzymaniu.

3. Przegląd technologii

3.1. Podwyższanie tradycyjne – nasypy ziemne

Najbardziej klasyczną i powszechnie stosowaną metodą podwyższania obwałowań jest wykonanie nadbudowy z wykorzystaniem dostępnych gruntów, bez użycia materiałów konstrukcyjnych o charakterze nienośnym (np. geosyntetyków czy prefabrykatów). Technologia ta opiera się wyłącznie na zasadach mechaniki gruntów, z uwzględnieniem odpowiedniego uwarstwienia, zagęszczenia oraz kontroli parametrów geotechnicznych zastosowanego materiału. Kluczowe jest tu odpowiednie zagęszczenie warstw, zapewnienie stateczności zboczy oraz przeprowadzenie obliczeń filtracyjnych uwzględniających warunki przepływu nieustalonego i ustalonego po wykonaniu nadbudowy.

Zalety: niski koszt materiałów, łatwa dostępność surowców.

Wady: konieczność poszerzenia podstawy wału, wolna przestrzeń, która będzie wykorzystana do rozbudowy, ryzyko osiadania.

3.2. Zastosowanie geosyntetyków

Geosyntetyki, takie jak geosiatki, geomembrany, geowłókniny czy geokompozyty, mogą wspomagać konstrukcję nadbudowy, zwiększając jej stateczność, kontrolując filtrację i ograniczając przesiąkanie.

Zalety: redukcja grubości warstw, poprawa parametrów mechanicznych.

Wady: konieczność specjalistycznego wykonawstwa, wyższe koszty jednostkowe.

3.3. Nakładki żelbetowe i prefabrykaty betonowe

Stosowane w sytuacjach, gdzie brak jest możliwości rozbudowy w poziomie lub wymagana jest wysoka odporność mechaniczna (np. zbiorniki techniczne, przemysłowe).

Zalety: wysoka trwałość, niewielki ślad przestrzenny, możliwość szybkiego montażu prefabrykatów.

Wady: wysoki koszt, potencjalne trudności z dylatacjami i szczelnością połączeń.

3.4. Ścianki stalowe

Ścianki szczelne stalowe (grodzice stalowe) są powszechnie stosowaną technologią w inżynierii wodnej i hydrotechnicznej. Ich podstawową funkcją jest uszczelnienie korpusu nasypu oraz umożliwienie jego nadbudowy bez konieczności poszerzania podstawy.

Zalety: bardzo wysoka wytrzymałość mechaniczna, możliwość wykonania długich przesłon, odporność na duże obciążenia hydrodynamiczne.

Wady: konieczność użycia ciężkiego sprzętu, podatność na korozję.

3.5. Ścianki winylowe (PVC)

Winylowe ścianki szczelne to lekkie grodzice z tworzywa sztucznego główną funkcją których jest uszczelnienie i nadbudowa wału w warunkach ograniczonych obciążeń.

Zalety: odporność na korozję i promieniowanie UV, niska masa, łatwy montaż bez ciężkiego sprzętu, estetyczny wygląd.

Wady: ograniczona długość profili, niższa wytrzymałość mechaniczna, przy dłuższych profilach konieczność stosowania stalowej prowadnicy.

4. Analiza porównawcza

W niniejszym rozdziale przedstawiono porównanie wybranych technologii podwyższania obwałowań zbiorników retencyjnych w oparciu o cztery główne kryteria: koszt, trwałość, złożoność wykonania oraz wymaganą przestrzeń do realizacji prac, co może ułatwić dobór rozwiązania najlepiej dopasowanego do uwarunkowań lokalnych oraz budżetowych inwestycji.

Tradycyjna nadbudowa wału ziemnego cechuje się najniższym kosztem, lecz wymaga największej przestrzeni i jest najbardziej czasochłonna. Zastosowanie geosyntetyków oraz prefabrykowanych elementów pozwala znacząco skrócić czas wykonania i zmniejszyć wymagania terenowe, jednak kosztem większych nakładów finansowych. Ścianki stalowe wyróżniają się wysoką trwałością i nośnością, jednak w środowisku wodnym są szczególnie podatne na korozję, co może istotnie wpłynąć na ich żywotność i koszty utrzymania. Ścianki winylowe są odporne na korozję i UV, lecz można je stosować wyłącznie w projektach, gdzie nie występują duże siły parcia – ze względu na ograniczoną sztywność i nośność konstrukcji wykonanych z profili termoplastycznych.

5. Podsumowanie

W artykule dokonano przeglądu i analizy porównawczej wybranych technologii stosowanych do podwyższania obwałowań zbiorników. Omówiono zarówno metody tradycyjne, jak i nowoczesne – w tym zastosowanie geosyntetyków, prefabrykatów betonowych, a także ścianek szczelnych stalowych i winylowych. Przeprowadzona analiza uwzględniała cztery kluczowe kryteria: koszt, trwałość, złożoność wykonania oraz wymaganą przestrzeń.

Najbardziej korzystnym cenowo, lecz przestrzennie wymagającym rozwiązaniem pozostaje nadbudowa wału gruntem. Geosyntetyki i prefabrykaty zapewniają wyższą trwałość i szybsze wykonanie, ale kosztem wyższych nakładów finansowych. Ścianki stalowe cechują się dużą wytrzymałością, jednak są podatne na korozję w środowisku wodnym. Alternatywę stanowią ścianki winylowe, odporne na korozję i łatwe w montażu, lecz są mniej odporne na duże obciążenia.

Dobór technologii powinien być każdorazowo poprzedzony analizą lokalnych warunków technicznych, przestrzennych i ekonomicznych, z naciskiem na zapewnienie trwałości, szczelności oraz bezpieczeństwa konstrukcji w długim okresie eksploatacji.

6. Bibliografia

1. Hurtland Sp. z o.o. (2018). Modernizacja wałów przeciwpowodziowych – zastosowanie maty bentonitowej Bentomat. [online] https://hurtland.eu/wp-content/uploads/2018/09/Modernizacja_walow_walow_przeciwpowodziowych_bentomat_mata-bentonitowa.pdf [dostęp: 29.07.2025].
2. BOLT, Adam. Problemy geotechniczne budowli wodnych, 2017. [online]. https://www.researchgate.net/publication/317099087_Problemy_geotechniczne_budowli_wodnych [dostęp 29.07.2025].