asb-portal.cz - Odborný portál pro profesionály v oblasti stavebnictví
Partneři kategorie

Plánování trasy liniových staveb

28.03.2013
V bezprostřední blízkosti silnice E50 byla v roce 1939 zahájena stavba dálnice, která měla spojovat území Čech, Moravy, Slovenska a Podkarpatskou Rus. Stavba byla přerušena v průběhu druhé světové války a později nebyla obnovena mimo jiné z důvodu výskytu rozsáhlých svahových deformací v trase plánované dálnice. Rozestavěné těleso dálnice je dodnes v terénu dobře patrné, je zachováno několik mostků, propustí a průzkumných vrtů (obr. 1 a 2), které jsou stále v dobrém technickém stavu.
Významnost této hlavní spojnice, vedoucí přes vrchovinu Chřibů, dokládají historické objekty a místa v blízkosti její trasy, například hrad Buchlov (obr. 3), který byl vystavěn na křižovatce Jantarové a Uherské stezky před rokem 1300, největší hradisko z přelomu doby bronzové a počátku starší doby železné na Moravě – Holý kopec, Střílecký hrad, hrad Cimburk, vodní tvrz Cetechovice a podobně.

Toto modelovém území bylo zvoleno, pro­tože se zde v dostatečném počtu vyskytují sva­hové deformace, terén je geologicky pestrý – střídá se v něm mnoho geologických formací s různými vlastnostmi a je tak vhodný pro analýzu. Velmi variabilní jsou v tomto prostoru také sklony svahů a nadmořské výšky. Hustá vodní síť dovoluje zařadit do analýzy i faktor vzdálenosti od vodních toků. Vzhledem k přítomnosti významné silnice E50 a jejímu plánovanému doplnění dálnicí je v zájmovém území vysoká prozkoumanost, a to jak geologických a hydrogeologických, tak i inženýrskogeologických podmínek a geotechnických vlastností zastižených hornin.


Obr. 2  Průzkumný vrt v prostoru plánované dálnice


Obr. 3  Hrad Buchlov

Metodika práce
V první fázi hodnocení je nutné určit velikost sesuvného hazardu ve smyslu [13]. Nejdůležitějším rozhodnutím při zpracování sesuvného hazardu je volba správných vstupních faktorů, které nejlépe charakterizují zájmové území a ovlivňují vznik svahových nestabilit. Schéma základní filozofie při tvorbě map sesuvného hazardu [12] je uvedeno na obr. 4. Dále je nutné vybrat vhodnou metodu ze skupiny statistických metod pro zpracování náchylnosti území k sesouvání nebo sesuvnému hazardu. V tomto příspěvku jsou výsledné mapy zpracovány pomocí bivariační statistické analýzy. Nejdůležitějším vstupním parametrem, který vstupuje do všech typů analýz, je inventarizační mapa svahových deformací, která je vždy nezbytná k hodnocení sesuvného hazardu. Svahové deformace nacházející se v zájmovém území jsou vyznačeny na obr. 5.

Obr. 4  Schéma základní filozofie při tvorbě map rizik sesuvů Obr. 5  Návrh tras pro vedení dálnice na základě stupňů sesuvného hazardu

Další vstupní údaje potřebné pro úspěšné zhodnocení sesuvného hazardu, které vstoupily do hodnocení ve formě parametrických map, je nutné porovnat s inventarizační mapou svahových deformací a výsledky tohoto porovnání se extrapolují na celé hodnocené území. Prognózní mapa náchylnosti k sesouvání se na základě matematického rozdělení dělí do několika kategorií. Nejčastěji se použí­vají buď tři stupně sesuvného hazardu (nízký, střední a vysoký stupeň sesuvného hazardu), nebo pět stupňů sesuvného hazardu (velmi nízký, nízký, střední, vysoký a velmi vysoký) podle [2]. V předkládaném článku bylo zvoleno voleno třístupňové rozdělení.

Bivariační statistická analýza pracuje s jednou závislou proměnnou (mapa sesuvů) a s jednou nezávislou proměnnou (jednotlivé vstupní parametrické mapy). Výsledkem kombinace je určení celkového počtu buněk gridu se sesuvy a bez sesuvů v jednotlivých třídách parametrů, propočítaných na jednotku plochy nebo procenta. Dvojkombinace byla uložena v tabulkové formě, kde jedno z čísel představuje třídu v parametrické mapě a druhé číslo představuje přítomnost, respektive nepřítomnost sesuvu (0 – false, 1 – true).

Na základě takto získaných kombinací je nutno každou parametrickou mapu druhotně reklasifikovat. Při druhotné reklasifikaci se exis­tujícím třídám v každé parametrické mapě přiřadí nové numerické hodnoty reprezentující statisticky určenou pravděpodobnost k sesouvaní. Nejvyšší číselná hodnota byla přiřazena třídě nejvíce náchylné k sesouvání a naopak třída s nejnižší numerickou hodnotou byla nejméně náchylná k sesuvnému hazardu.

Před samotným sčítáním druhotně reklasifikovaných parametrických map je nevyhnutelné určení váhy jednotlivých parametrů [2].

Vstupní parametry
V metodice hodnocení sesuvného hazardu bylo použito šest vstupních faktorů, z nichž každý určitým způsobem ovlivňuje i stabilitu svahů. Každý faktor vstupuje do analýzy ve formě parametrické mapy.
Hodnocené parametry odrážejí geologické, klimatické a hydrologické poměry území, morfometrické charakteristiky reliéfu a současné využití krajinného prostředí.

Jedná se o tyto faktory:
  • litologické,
  • digitální model reliéfu (DMR), 
  • sklony svahů,
  • využití krajiny,
  • vzdálenost od vodního toku,
  • svahové deformace.

Výsledkem bivariační statistické analýzy je mapa sesuvného hazardu, která vznikne váženým součtem druhotně neklasifikovaných parametrických map [11]. Výsledná mapa je uvedena na obr. 5. Více informací o hodnocení sesuvného hazardu je uvedeno v [7].

Verifikace a porovnání výsledků
Pro zjištění přesnosti výsledků analýzy sesuvného hazardu je nutno zjistit úspěšnost prognózních map. Toto ověření se provádí mnoha různými metodami. K verifikaci map náchylnosti k sesouvání vytvořené pomocí statistické bivariační analýzy bylo v této práci použito porovnání se 186 svahovými deformacemi, u nichž velikost délky a šířky menší než 50 m a při zakreslování do map v měřítku 1 : 10 000 jsou do map označovány bodovou značkou. Tyto svahové deformace nebyly pro svoji relativně malou velikost použity při výpočtu map náchylnosti k sesouvání.

Ze 186 sesuvů o velikosti do 50 m náleží 137 svahových deformací do prostoru s vysokým sesuvným hazardem, tj. 74 %. Do prostoru se středním sesuvným hazardem náleží 45 svahových deformací, tj. 24 %. Pouhé čtyři svahové deformace přísluší do oblasti s nízkým sesuvného hazardu, tj. 2 %. V případě výskytu svahových deformací ve třídě s nízkým sesuvným hazardem jde o akumulační valy svahových deformací, které přesahují ze tříd s vysokým, popřípadě středním sesuvným hazardem. Grafické vyjádření je uvedeno na obr. 6.


Obr. 6  Zastoupení svahových deformací ve velikosti do 50 m v jednotlivých třídách sesuvného hazardu, vytvořené pomocí bivariační statistické analýzy s výskytem svahových deformací o velikosti do 50 m


Obr. 7  Sanace sesuvu na silnici E50


Obr. 8  Silnice E50 – sanace kotvenou opěrnou stěnou

Návrh alternativ trasy dálnice
Vytvořená mapa sesuvného hazardu byla použita pro ideové vedení trasy dálnice. Dvě varianty byly navrženy tak, aby procházely pokud možno územím, ve kterém byl určen nízký stupeň, popřípadě střední stupeň sesuvného hazardu, a zároveň aby vstup a výstup navrhovaných variant procházel co nejblíže původně plánovanému vedení dálnice, a tak navazovaly na původní trasu a vyřešily průchod dálnice problémovým územím. Alternativní trasy nebyly navrženy jako samostatné, od místa jejich křížení západně od kóty Vlčák lze na základě obou provedených analýz využít obě trasy rovnocenně.

Návrh trasy 1
Trasa 1 byla navržena tak, že prochází vrcholovými partiemi Chřibů a až na krátký úsek přibližně ve středu plánované trasy neprochází prostorem, kde byl bivariační statistickou analýzou určen vysoký stupeň sesuvného hazardu. Převážná část je vedena prostorem, kde byl stanoven nízký stupeň sesuvného hazardu.
Trasa 1 a výsledky hodnocení sesuvného hazardu na základě bivariační statistické analýzy jsou uvedeny na obr. 5. Navržená trasa 1 je delší než původně plánovaná dálnice, ale vede prostorem, který na základě provedených analýz se jeví jako nejbezpečnější a nejvýhodnější pro vedení dálnice v celém zájmovém území. Celková délka navržené trasy je 12,2 km, tj. navržená silnice je asi o 1 km delší, avšak vyhne se všem známým sesuvným územím.

Návrh trasy 2
Trasa 2 byla navržena tak, že ve východní polovině prochází vrcholovými partiemi a až na krátký úsek přibližně ve středu plánované trasy neprochází prostorem, kde byl bivariační statistickou analýzou určen vysoký stupeň sesuvného hazardu. Převážná část trasy je vedena prostorem, kde byl určen nízký stupeň sesuvného hazardu. Trasa 2 a výsledky hodnocení stupeň sesuvného hazardu na základě bivariační statistické analýzy jsou uvedeny na obr. 5.

Trasa 2 má podobnou délku jako původně plánovaná dálnice. První čtvrtina trasy je vedena souhlasně s návrhem plánované dálnice a nenastaly by tedy komplikace způsobené napojením plánované a navrhované dálnice. Vedení navrhované trasy ve střední části se dostalo do blízkosti odlučných hran svahových deformací a v tomto prostoru by návrhu trasy musela být věnována zvýšená pozornost.

Závěr
Mapy sesuvného hazardu vytvořené pomocí statistických metod lze použít při územním plánování a vhodnějším využitím území díky nim je možno předejít finančním a majetkovým ztrátám. Výslednou mapu mohou využít městské a obecní úřady i soukromí vlastníci pozemků ležících v modelovém území.

Vysoký výskyt svahových deformací v tomto prostoru dokládá užitečnost použitých ana­lytických metod. Výsledné hodnocení území umožní omezit finanční prostředky vynakládané na podrobný průzkum v oblastech s nízkou perspektivou a naopak je využít pro některé složitější stavební činnosti a tak poskytnout prostor pro rozvoj perspektivního území a jeho vymezení v zájmovém prostoru.

Plánování vedení liniových staveb je vhodným příkladem využití výše uvedených metod v praxi. Při aplikaci statistických metod pro hodnocení náchylnosti k sesouvání nelze odpovědět na otázku, kdy přesně bude porušena stabilita svahu. V klimatických podmínkách střední Evropy je aktivace svahových pohybů vázána především na srážkovou činnost, popřípadě na jarní tání sněhové pokrývky. Na základě hodnocení sesuvného hazardu a dalších metod lze plošně vymezit ohrožená území a místa s vysokou pravděpodobností vzniku tohoto jevu.

Příspěvek vznikl s podporou projektů Agentury na podporu výzkumu a vývoje č. APVV-0330-10 a VEGA č. 1/0910/11 financovaných Ministerstvem školstva, vědy, výzkumu a sportu Slovenské republiky.

TEXT: Mgr. Aleš Havlín, PhD., doc. RNDr. Martin Bednarik, PhD., Mgr. Barbora Magulová, PhD.
FOTO A OBRÁZKY: Aleš Havlín, archiv autorů

Aleš Havlín je zaměstnancem České geologické služby.

Martin Bednarik působí na Katedře inženýrské geologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Komenského v Bratislavě.

Barbora Magulová pracuje ve společnosti G-BASE, s. r. o.

Literatura
  1.    Bednarik, M.: Hodnotenie náchylnosti územia Handlovskej kotliny na svahové pohyby. Diplomová práce. Bratislava: Univerzita Komenského, PříF, 2001, s. 40.
  2.    Bednarik, M.: Hodnotenie zosuvného rizika pre potreby územnoplánovacej dokumentácie. Dizertační práce. Bratislava: Univerzita Komenského, PříF, 2007, s. 1–130.
  3.    Bednarik, M., Magulová, B., Matys, M., Ryšávka, J.: Hodnotenie zosuvného hazardu pre líniové stavby na príklade posudzovanej trasy železnice. 1–8. In: Zborník12. medzinárodnej konferencie, Podbanské. Stupava: Orgware, 2008.
  4.    Bednarik, M., Magulová, B., Matys, M., Marschalko, M.: Landslide susceptibility assessment of the Kraľovany – Liptovský Mikuláš railway case study. In: Physics and Chemistry of the Earth, 201035, 3–5, s. 162–171.
  5.    Bednarik, M., Pauditš, P.: Different ways of landslide geometry interpretation in a process of statistical landslide susceptibility and hazard assessment: Horná Súča (Western Slovakia) case study. In: Environmental Earth Sciences, 2010, 61(4), s. 733–739.
  6.    Havlín, A.: Hodnocení náchylnosti k sesouvání ve střední části Chřibů. In: Geotechnika 13, 2010, 3–4, 3–9.
  7.    Havlín, A.: Hodnocení sesuvného rizika pro liniové stavby. Dizertační práce. Bratislava: Univerzita Komenského, PříF, 2012, 144 s.
  8.    Havlín, A., Bednarik, M., Magulová, B., Vlčko, J.: Použití logistické regrese pro hodnocení náchylnosti k sesouvání ve střední části Chřibů (Česká republika). In: Acta Geologica Slovaca, roč. 3, 2011, č. 2, s. 153–161.
  9.    Havlín, A., Bednarik, M., Urbanová, K.: Hodnocení sesuvného rizika na slezsko-slovenském pomezí aneb sesuvy nerespektují státní hranice. In: Baroň, I., Klimeš, J., (Eds.): Sborník Svahové deformace a pseudokras. Vsetín: Česká geologická služba, Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR, 2009, s.1–28.
10.    Magulová, B.: Natural hazards assessment of Levoča region within GIS tools. PhD. Thesis. Bratislava: Faculty of Natural Sciences, Comenius University, 2010, s. 97.
11.    Pauditš, P.: Hodnotenie náchylnosti územia na zosúvanie s využitím štatistických metód v prostredí GIS. Doktorandská dizertační práce. Bratislava: Univerzita Komenského, PřírF, 2005, s. 1–153.
12.    Temesgen, B., Mohammed, M. U., Korme, T.: Natural hazard assessment using GIS and remote sensing methods with particular reference to the landslides in the Wondogenet Area, Ethiopia. In: Physics and Chemistry of the Earth, 2001, roč. 31, č. 9, s. 665 – 675.
13.    Varnes, D. J.: Landslide hazard zonation – a review of principles and practise. Paris: UNESCO, 1984, s. 63.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.

Komentáře

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.

Další z Jaga Media