Eliminace rizik při realizaci technických opatření

ELIMINACE RIZIK P I REALIZACI TECHNICKÝCH
OPAT ENÍ ODVODN!NÍ VÝKOP" VÝSTAVBY
KANALIZACE V ÚZEMÍ KONTAMINOVANÉM
CHLOROVANÝMI UHLOVODÍKY
Mgr. Jan Barto#, RNDr. Eva Vodi$ková, Mgr. Jakub Štefe$ka
GEOtest, a.s., Šmahova 1244/112 Brno
Elimination of Riscs Related to the Realization of Technical Measures
of Canalization Tranches Drainage in the Area Contaminated by
Chlorinated Hydrocarbons.
The Tramvaj Plotni – complex of constructions is a project which comprise of
reconstruction of public areas. It includes a reconstruction of utility network and
construction of canalization with connections. A groundwater extraction is necessary
due to conducted excavations which are reaching under the water tabel. Groundwater is
contaminated by chlorinated hydrocarbons in the area of interest. A decontamination up
to acceptable limits is therefore needed prior to discharge into a river can be applied.
1. ÚVOD
Výstavba nové kanaliza ní sít! budovaná v rámci akce TRAMVAJ PLOTNÍ –
SOUBOR STAVEB – zahrnuje vybudování stoky Komárov v prostoru vymezeném na
"ekou Svratkou, na jihozápad! a Svitavským - Mlýnským náhonem (n!kdejší Ponávkou)
na jihovýchod!, na ulicích Komárovské náb"eží a Konopná. Stavební výkopy
zasahovaly zpravidla do hloubky 4,5 až 6,2 m, p"i emž naražená hladina podzemní
vody se v míst! stavby vyskytuje dle dosavadní vrtné prozkoumanosti v hloubkách 3,5
až 5,3m. Aby bylo možno kvalitn! provád!t pokládku potrubí, betonáž šachet a dalších
objekt# na kanalizaci, bylo nutné snižovat hladinu podzemní vody na úrove$ cca 0,5 m
pod dno výkop#.
Pro posouzení pot"eby a rozsahu realizace jednotlivých etap stavebního erpání bylo
stanoveno provedení 3 etap hydrogeologického pr#zkumu (dále HGP). Dalším
d#vodem realizace HGP bylo ov!"ení rozsahu a míry kontaminace v podzemní vod!
zejména chlorovanými uhlovodíky (ClU) a potenciáln! i dalšími látkami. Kontaminace
ClU pochází primárn! ze staré ekologické zát!že, kde se ClU používaly jako
odmaš%ovadla. ClU se tak dostávají do podzemní vody a migrují genereln! ve sm!ru
proud!ní, tj. sm!rem ke Svratce a k soutoku s Ponávkou. Od erpávaná podzemní voda
proto musí být išt!na p"ed vypoušt!ním do Ponávky na limity schválené Povodím
Moravy a p"íslušným vodoprávním ú"adem, kterým je Krajský ú"ad Jihomoravského
kraje, Odbor životního prost"edí.
( 225 )
2. P ÍRODNÍ POM!RY
2.1 Geomorfologie a geologické pom%ry
Zájmové území je lokalizováno v ploché údolní niv! s p"evládající nadmo"skou
výškou cca 200 m n. m. Nejsvrchn!jší vrstvy tvo"í antropogenní navážky mocnosti od
0,7 do max. 3,0 m. Pod t!mito navážkami jsou zpravidla fluviální jílovité hlíny hn!dé
barvy, místy smouhovit! proložené pís itými hlínami, p"evážn! tuhé konzistence (tzv.
povod$ové hlíny). Podloží t!chto hlín tvo"í pís ité št!rky. Sou ástí pís itých št!rk#
mohou být také jílovité proplástky r#zných mocností. Velikost valoun# št!rku se
sm!rem do hloubky zpravidla zv!tšuje. V podloží (zpravidla v hloubce 9 až 12 m p.t.)
se nachází neogenní jíly.
2.2 Hydrogeologické a hydrologické pom%ry
Souvrstvím kvartérních št!rkopís itých sediment# vzniká kolektor s pr#linovou
propustností a s mírn! napjatou hladinou podzemní vody. Stropním izolátorem jsou
zpravidla povod$ové hlíny, p"ípadn! proplástky z pís itého jílu. Bazálním izolátorem
jsou neogenní jíly. Sm!r proud!ní podzemní vody je k "ece Svratce.
Celkovou hydrogeologickou situaci v prostoru zájmové lokality komplikuje
vypoušt!ní vody z vodní elektrárny na Brn!nské p"ehrad! do "eky Svratky, ímž se
výrazn! zvyšuje pr#tok v "ece (až 9x), zvyšuje se hladina a dochází ke zm!n!
hydraulického gradientu podzemní vody. se vypouští cca 18 m3/s vody. P"i nízkých
vodních stavech dotují podzemní vody povrchové (tedy i v etn! kontaminace). P"i
vyšších vodních stavech, ke kterým dochází zejména b!hem vypoušt!ní vody z vodní
elektrárny (ale také k nim m#že docházet p"i vysokých srážkových úhrnech, jarním tání
a záplavách) m#že docházet k b"ehové infiltraci povrchové vody do vody podzemní.
Z kvalitativního hlediska m#že tento proces znamenat na jednu stranu "ed!ní
kontaminace, na stranu druhou však i její rozvle ení do míst jinak nekontaminovaných.
Vodní stav H [cm]
100,00
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
Obr.1) kolísání hladiny Svratky vlivem vypoušt ní vody z Brn nské p!ehrady
( 226 )
20.12
19.12
18.12
17.12
16.12
15.12
14.12
13.12
12.12
11.12
10.12
9.12
8.12
7.12
6.12
5.12
4.12
3.12
2.12
1.12
30.11
29.11
28.11
27.11
26.11
25.11
24.11
23.11
0,00
3. STANOVENÍ SANA&NÍCH LIMIT"
Limitní koncentrace pro vypoušt!ní erpaných podzemních vod do vod povrchových
stanovil p"íslušný vodoprávní ú"ad, kterým je Krajský ú"ad Jihomoravského kraje,
Odbor životního prost"edí, a také Povodí Moravy, s.p. Z hlediska kvantitativního bylo
rozhodnutím vodoprávního ú"adu stanoveno maximální povolené erpané množství na
32,5 l/s. Maximální m!sí ní povolené erpané množství bylo 46 946,1 m3/m!síc
a maximální ro ní povolené erpání 334 498 m3/rok.
Kontaminant
ropné uhlovodíky
cis 1,2 dichlorethylen (DCE)
trichlorethylen (TCE)
tetrachlorethylen (PCE)
Limit v.ú.
1,0 mg/l (C10-C40)
40 g/l
40 g/l
20 g/l
Limit Povodí
1,0 mg/l (NEL)
40 g/l
40 g/l
20 g/l
4. P EHLED PROVEDENÝCH PRACÍ
4.1 Vrtné práce
Na po átku zá"í 2010 byly na lokalit! zapo aty vrtné práce. Vrty byly vyhloubeny
rota n!-jádrovým zp#sobem, jako úplné, tzn. že byly ukon eny zpravidla
v nepropustném podloží. Vystrojeny byly PVC zárubnicí DN200 s perforací v úseku
cca 4 až 10 m, v závislosti na zjišt!ných hydrogeologických podmínkách. Celkem bylo
vyhloubeno 28 vrt# sloužících jak k HGP, tak k odvodn!ní stavby
4.2 Monitoring hladiny podzemní a povrchové vody
Vlastnímu monitoringu p"edcházela pasportizace
hydrogeologických objekt# v okolí stavby.
Nejv!tší koncentrace ClU byla 4 750 &g/l
tetrachlorethylenu. Na erpaných a pozorovacích
vrtech byla v pravidelných intervalech m!"ena
úrove$ hladiny podzemní vody z d#vodu kontroly
optimálního snížení hladiny podzemní vody, a to
z hlediska stavby samotné i z d#vodu posouzení
vlivu na statiku okolních staveb. Automatické
m!"ení hladiny podzemní vody bylo provád!no
samozápisnou sondou v p!ti monitorovacích
vrtech. Hladina vody v "ece Svratce a v Ponávce
(které jsou ve vzájemné hydraulické spojitosti)
byla m!"ena za pomoci vodo etných latí a
z lávky. V následujícím grafu lze vid!t kolísání
hladin vlivem vypoušt!ní vody z Brn!nské
p"ehrady i zm!ny hladin podzemní vody z d#vodu
stavebního erpání.
( 227 )
Obr.2) od"erpávání vody p!i výstavb
Pr b!h hladin od 4. 10. - 15. 12. 2010
195,50
VJ03
Svratka
nadmo#ská výška hladin (m n.m.)
195,00
HV12
194,50
194,00
X07
X14
193,50
X01
193,00
X06
X05
X04
192,50
HV15
X03
HV14
X12
HV11
192,00
HV13
191,50
X13
X02
191,00
X11
190,50
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
"as (hod)
"erpané množství (l/s)
$erpané množství
10,00
9,00
8,00
7,00
6,00
5,00
4,00
3,00
2,00
1,00
0,00
27.10.
4.10.
600
14.12.
31.10.
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
"as (hod)
Obr.3) Pr#b h hladin a "erpaného množství za období od 4. 10. do 15. 12. 2010
4.3 Hydrodynamické zkoušky
Na devíti hydrogeologických vrtech byly pro zjišt!ní hydraulických parametr#
zvodn! realizovány t"i etapy hydrodynamických zkoušek. Hladina podzemní vody
v zájmovém území a jeho okolí je považována p"evážn! za mírn! napjatou.
V pr#b!hu hydrodynamických zkoušek byly m!"eny a registrovány úrovn! hladiny
podzemní vody a zaznamenávány vydatnosti podle požadavk# použitého zp#sobu
vyhodnocení podle teorie neustáleného proud!ní podzemní vody. Zvode$ lze
charakterizovat jako siln! propustnou ve t"íd! propustnosti II, která p"echází do dosti
slin! propustné ve t"íd! propustnosti III. Transmisivitu je možno charakterizovat jako
velmi vysokou, ve t"íd! transmisivity I až vysokou, ve t"íd! transmisivity II.
V rámci provedených etap HGP bylo zjišt!no, že režim stavebního erpání
z realizovaných vrt# bylo t"eba p"izp#sobit aktuální situaci na staveništi, a to zejména
z d#vodu zm!ny vodních stav#, zap"í in!ných jak p"irozenou inností (srážkové
pom!ry, jarní tání, povod$ové stavy na "ece), tak režimními zm!nami ve Svratce, které
souvisí s vypoušt!ním vody z Brn!nské p"ehrady. P"i vyšších vodních stavech bylo
nutno erpaná množství adekvátn! navýšit, p"ípadn! podpo"it erpáním z výkopu, aby
došlo ke snížení hladiny podzemní vody na pot"ebnou úrove$.
Pr#m!rná vzdálenost mezi vrty byla spo tena na vzdálenost cca 13 m, v míst!
soutoku kratší. Tato vzdálenost byla optimální pro vytvo"ení dostate né deprese Po et
erpaných vrt# závisí na velikosti otev"eného úseku stavby. Optimální erpané množství
z každého vrtu bylo v pr#m!ru 4 až 6 l/s, s možným navýšením až na 9 l/s.
( 228 )
4.4 Dekontaminace od$erpávané podzemní vody
Vzhledem k nadlimitním koncentracím ClU v prostoru stavby bylo nutno p"ed
vypoušt!ním od erpávanou vodu dekontaminovat. Kapacita dekontamina ního za"ízení
byla taková, aby zabezpe ila vy išt!ní erpané vody pod stanovené limity.
Dekontamina ní stanice na chlorované, lehké a st"ední uhlovodíky odstra$uje zne išt!ní
s ú inností dekontaminace p"es 90 %. Celé za"ízení je konstruováno podle konkrétních
požadavk# dané lokality se zohledn!ním fyzikáln!-chemických vlastností vody a míry
kontaminace chlorovanými uhlovodíky. Kontaminovaná voda je erpaná do vhodn!
sestavené stripovací kolony. Zne iš%ující látka p"echází do vzdušniny a je sorbována na
filtru. Po nasycení sorp ní aktivity se filtr s náplní aktivního uhlí vym!$uje.
Dekontamina ní jednotka sestávala ze soustavy usazovacích nádrží, ve kterých je
voda zbavena mechanických ne istot, ze soustavy stripovacích kolon typu BUBLA a z
dekontamina ních jednotek s filtra ním za"ízením na bázi aktivního uhlí.
Kontaminovaná podzemní voda od erpávaná z jednotlivých díl ích úsek# výkopu byla
po dekontaminaci vypoušt!na do koryta Ponávky, které se nachází ve vzdálenosti 10 až
64 m od nov! budované kanaliza ní sít!. Podzemní voda, která nebyla kontaminovaná
sledovanými kontaminanty, byla po odsazení kalu v sedimenta ních nádržích
vypoušt!na do koryta Ponávky.
Obr.4) Dekontamina"ní stanice
4.5 Odb%ry a analýzy vzork' podzemní vody
V pr#b!hu HGP byly odebírány vzorky na po átku a na konci erpací zkoušky
z d#vodu zjišt!ní míry kontaminace a tedy p"íprav! sana ní stanice. Z každého vrtu byl
odebrán vzorek také na po átku stavebního erpání. Z koncového stupn! sanace byly v
sana ní stanici jednou týdn! odebírány dvouhodinové sm!sné vzorky vody získané
sléváním osmi objemov! stejných díl ích vzork# vypoušt!ných dekontaminovaných
vod odebíraných v intervalu 15 minut. P"ímo p"i odb!ru se v terénu m!"ily základní
fyzikáln!-chemické parametry, tedy teplota vypoušt!né podzemní vody, pH, oxida n!reduk ní potenciál (ORP) a konduktivita. Vzorky byly analyzovány v akreditovaných
laborato"ích firmy GEOtest, a.s.
( 229 )
Obr.5) Grafická interpolace ' ClU na lokalit!
5. ZÁV!R
Výstavba kanalizace na ulicích Komárovské náb"eží a Konopná zasahuje do
kolektoru kvartérních vod m!lkého ob!hu, které mají p"evážn! mírn! napjatou hladinu
díky málo propustným polohám povod$ových hlín v nadloží "í ních písk# a pís itých
št!rk#. Pro odvodn!ní jednotlivých úsek# stavebního výkopu pro výstavbu kanalizace
bylo zapot"ebí od erpávat podzemní vodu, aby bylo ve všech stavebních jámách
dosaženo pot"ebného snížení hladiny podzemní vody pod bázi výkopu. Režim
stavebního erpání vyžadoval p"izp#sobení aktuální situaci na staveništi, srážkovým
pom!r#m, zvýšeným stav#m na "ece Svratce i režimním zm!nám, daným vypoušt!ním
vody z Brn!nské p"ehrady. Celkem bylo od erpáno cca 315 000 m3 vody.
Dosah deprese v okolí erpaných vrt# byl trvale monitorován m!"ením úrovn! hladin
v erpaných vrtech, v pozorovacích vrtech v bezprost"edním okolí úseku ve výstavb!
a na povrchových tocích. Data sloužila pro monitoring dopadu a vyhodnocení rizik
vlivu snížení hladiny podzemní vody erpáním na statiku stávajících okolních objekt#,
který vyhodnocovali pracovníci odborné firmy, k tomu ur ení.
Kvalitativní monitoring podzemní vody prokázal p"ítomnost kontaminace
chlorovanými uhlovodíky. Pro dekontaminaci erpané vody byla instalována
technologie soustavy stripovacích kolon a následného filtra ního za"ízení na bázi
aktivního uhlí. Kvalita p"e išt!né vody byla p"ed jejím vypoušt!ním do povrchového
toku (Ponávka) v týdenních intervalech monitorována a odpovídala požadovaným
parametr#m, daným rozhodnutím vodoprávního ú"adu. Provedené práce umožnily
realizaci výstavby nového kanaliza ního "ádu budovaného v rámci rozvoje Jižního
centra m!sta Brna.
Titul, jméno, p!íjmení autora:Mgr. Jan Barto$
Adresa firmy – pracovišt :GEOtest, a.s., Šmahova 1244/112, 627 00 Brno
Telefon: +420 602 410 840
E-mail:[email protected]
( 230 )