.

1. Program osuszania Zuiderzee

1.1 Geneza, i historyczne projekty

Rozwój techniki uczynił realnym powrót u schyłku XIX wieku do innego zadawnionego marzenia, jakim było odzyskanie obszaru otaczającego dawne jezioro Flevo i przekształconego przez zalew morza w XIII w. w zatokę Zuiderzee. Już w 1667 r Hendrik Stevin syn słynnego matematyka Simona pisał:

„Po pierwsze, Morze Północne od Zuiderzee oddzielić trzeba groblami (...) to ostatnie morze do Fryzji przyłączając. W przerwach tych śluzy ustawić należy, aby mieć z morzem północnym połączenie i wodę doń przy niskim stanie przelewać. Tym to sposobem niski stan wody Zuderzee utrzymać możliwym zawsze będzie. Jako że słona woda tam nie wejdzie, zasię wody rzeczne spływać stale będą, morze one z czasem jeziorem słodkim się stanie a i gruntu odpowiedniego pod uprawę poprzez otamowanie przysporzy”...

(tak by)

„gwałt i truciznę Morza Północnego ze Zjednoczonych Niderlandów przepędzić”

Przyrodniczo - techniczne bariery realizacyjne, studia hydrodynamiczne.

Techniczne możliwości realizacji takich planów to jednak dopiero koniec XIX wieku. W 1891 dr Cornelius Lely przedstawił projekt przegrodzenia Zuderzee między już istniejącymi polderami Holandii Północnej (Wieringen), a Fryzją. Był wówczas ministrem robót publicznych, handlu i przemysłu. 1892 r akceptacja Komisji Królewskiej. Rząd wkrótce jednak upadł, ale Lely obejmując jeszcze dwa razy tekę ministerialną w 1897 i 1913 powracał do tego projektu przygotowując odpowiednią ustawę. Jednocześnie prowadzono prace studialne pod kierunkiem Henryka Lorentza, laureata drugiej po Roentgenie Nagrody Nobla (1902 r) w dziedzinie fizyki. Przedmiotem badań było przede wszystkim określenie pływowych warunków hydrodynamicznych. Przez 30 kilometrowe ujście Zuiderzee przelewało się bowiem przez 6 godzin 575 mln. m³ wody, a więc 70% objętości wody wypompowanej w przeciągu 1852 r z jezora Harlemskiego. Należało określić zmiany wydatki i prędkości strumienia pływowego w toku stopniowego przegradzania oraz zamykania przesmyku. Na łamach prasy toczą się zarówno profesjonalne jak i dyletanckie dyskusje nad celowością planu, pojawiają się pierwsze argumenty natury kulturowo-historycznej.

I znów do dyskusji włącza się przyroda. Wielkie szkody spowodowane sztormem w 1916 r przyspieszają podjęcie przez Stany Generalne uchwały

( 1918 r.) o budowie Afsluitdijk - tamy ze śluzami o długości ponad 30 km..

1.2 Budowa Afsluitdijk (1920 - 1932)

W sposobie realizacji tego wielkiego zamierzenia uwagę zwraca pragmatyzm zbierania doświadczeń. W latach 1920 - 24 zbudowano 2.5 km długości Amsteldipdijke łączącą wybrzeże osuszonych polderów Holandii Północnej z wyspą Wieringen. Dopiero od stycznia 1927 roku rozpoczęły się prace nad kształtowaniem głównego odcinka 30 km zapory.

Zagadnienia konstrukcyjne.

Na początku dwie, równoległe zapory z gliny zostały zbudowane pod wodą. Glina była wybagrowana i umieszczona na planowanym miejscu ze skrzyń (szaland) zaopatrzonych w zasuwy na ich dnie co pozwalało po ich otwarciu na zrzucenie materiału na dno morza. Urządzenia te i dźwigi napędzane silnikiem parowym zostały wprowadzone właśnie w tym czasie. Pływające dźwigi były używane do wznoszenia gliniastej zapory po stronie morza Wattowego aż do poziomu odpowiadającego wartości wiosennego przypływu. Przestrzeń między zaporami gliniastymi wypełniona została piaskiem, który następnie był pokryty warstwą gliniastą. Pod wodą grobla została pokryta faszyną, matami i obciążona kamieniem. Powyżej linii wody zastosowano zabezpieczenie przed falowaniem poprzez ułożenie różnych rodzajów kamienia, w zależności od odległości do wody. Najwyższa część zapory (grobli), którą dotykają wyłącznie fale ciężkich sztormów została pokryta warstwą gliny, na której posiano trawę. Słomiane maty były umieszczone jako rodzaj podwaliny pod warstwą kamieni. Grodze (przegrody) zostały usytuowane u podnóża grobli, zakotwiczone przez pale dla podparcia warstwy narzutu kamiennego.

Logistyka i technologia

Prace rozpoczęto w kilku miejscach w tym samym czasie. Przy Breezand - piaszczystej wyspie w połowie drogi między Płn. Holandią i Fryzją zbudowano sztuczną wyspę z dwoma portami : jeden pozwalał na dostę od strony Morza Wattowego, drugi zaś od strony Zuiderzee. Miejscowość nazwana Breezandijk była także zbudowana dla robotników. Budowanie dwóch skrzyniowych (kesonowych) zapór dla zamknięć, śluz i filarów mostowych rozpoczęto równolegle jedną na Wieringen i drugą na Kornwerderzand - 4 km od wybrzeża Fryzji Gdy części zapory zbliżały się do siebie kanały pomiędzy nimi stawały sie coraz mniejsze. Dno morza w kanalach musiało być zabezpieczane przed przemywaniem (erozją) gdyż prędkość strumienia wynosiła od 5 do 6 m/s.Końcowe luki były na Midellgronden (1500 m szer.) i Vlieter (500 m szer.) Fale pływowe przelewały się z i do Zuiderzee z wielką prędkością każdego dnia. Problemem, który powstał w toku prac budowlanych był śrubowe falowanie od jednostek pływajacych, które gwałtownie porywało chrust i poważnie niszczyło faszynowe materace. Zamknięcie Middelgronden przeprowadzono najpierw. Poprzez wypełnienie materacami z trzciny, które były odporne na żarłoczne ślimakowe oczyszczanie (dna ?) - erozja denna została stopniowo zatrzymana. Middelgronden zostało całkowicie zamknięte zimą 1931/32.Ostatnia przerwa została zamknięta 5 lat po rozpoczęciu budowy - 28 maja 1932 r.

Na linii wody szerokość zapory wynosi 90 m i 7,5 do 7,8 m powyżej Amsterdam Ordance Datum.Góra jest powyżej 3.5 m nad najwyższym znanym poziomem przypływu na Morzu Wattowym, ale tylko koniuszki fal docierają nad tamę w ekstremalnych warunkach.

Zapora została poważnie uszkodzona w kiku miejscach podczas sztormu w !953 roku ale dobrze zniosła siłę wiatru i wody.

1.3 Bilans przyrodniczy, gospodarczy i kulturowy programu

Od 1932 r nie ma pływów na Yselmeer . Poziom wody zmienia sie między 20 cm poniżej AOD latem a 40 cm poniżej AOD zimą. Woda jest obecnie prawie całkowicie słodka. Linia wybrzeża holenderskiego została skrócona z około 300 km przed budowa bariery do około 45 km, co stanowi główny czynnik zabezpieczajacy prowincje wokół Ysselmeer od powodzi. Łatwiejsze jest osuszanie lądu z zamkniętego jeziora i odsalanie polderów jest lepsze aniżeki w środowisku zasolonym. Nastąpiło także znaczne skrócenie połączeń komunikacyjnych miedzy zachodnią a północną Holandią. Do 1933 budowano drogę. Nie zbudowano planowanej poprzednio linii kolejowej, natomiast w jej miejsce w 1976 r oddano do użytku drugą jezdnię autostrady.

Korzyści z zamknięcia Zuiderzee

• Lepsza ochrona przeciwpowodziowa nisko położonych rejonów wokół Zuyder Zee

• Utworzenie wielkiego zbiornika słodkiej wody w centrum kraju, który może być użyty jako pomocnicze zaopatrzenie w wodę w czasie suszy dla otaczajacych prowincji

• Łatwiejsza polderyzacja (165 000 ha) na jeziorze w warunkach braku słonej wody, przepływów syzyginalnych oraz wysokich pływów

• Zamiast 300 km tylko 45 km tam chroni ląd przed zalaniem

• Ulepszenie drenażu polderów

• Ulepszenie połączeń komunikacyjnych: średnia liczba samochodów w 1981 r. 8500 w dni robocze, 9900 w soboty, 12000 w niedziele

• Zapora jest osiągnięciem inżynierskim podziwianym przez zwiedzających Nikt dotąd nie wznosił zapór na otwartym morzu i nie zmieniał słonych wód w słodkowodne jeziora

Trudności i dylematy :

• duże obszary polderów na Yjsselmeer stwarzały większe trudności niż polderyzacja niewielkich jezior

• potrzebne były długoletnie, sukcesywne, agrotechniczne zabiegi adaptacyjne

• pojawiły się socjologiczne problemy z osadnictwem na płaskim, wydartym morzu dnie znaczonym jedynie wrakami zatopionych w przeszłości łodzi i statków

• w kolejnych latach XX wieku zmniejszył się nacisk na pozyskiwanie ziemi uprawnej w warunkach redukcji przyrostu naturalnego oraz zwiększonej wydajności rolnictwa

• w latach 70-tych pojawiły się postulaty waloryzacji historycznego stanu środowiska przyrodniczego i dawnych, kulturowych tradycji morskich(Horn)

W rezultacie w wyniku referendum odstąpiono od budowy kolejnego polderu Maarkewaard zachowując przynajmniej w części akwen Ijselmeer wraz zjego przyrodą i kulturowym dziedzictwem krajobrazowym.

2. Program DELTA

2.1 Zagrożenia geodynamiczne i hydrologiczno - meteorologiczne Zelandii

Doświadczenia zebrane przy rozwiązywaniu problemu Zuiderzee stały się podstawą do planowania zabezpieczeń w południowej części kraju w znacznie bardziej skomplikowanych warunkach przyrodniczych Zelandii i estuarium Renu, Mozy i Skaldy W przeszłości obszar ten charakteryzował się wielką zmiennością linii brzegowej. Prowadzona w ciągu wieków budowa grobli i obwałowań pozwoliła na stopniowe łączenie małych wysepek, opracowania przy czym wielkie powodzie systematycznie przekształcały i pochłaniały tereny wydarte rzekom i morzu. Istotnym elementem zagrożenia Zelandii był fakt, że na skutek ciągłych ruchów obniżających w obrębie rowu Dolnego Renu poziom istniejących, niekiedy od wieków obwałowań wysp zelandzkich obniżał się w tempie 20 - 25 cm na stulecie.

2.2 Badania sedymentologiczne i hydrotechniczne

Wzmożenie prac studialnych przyniosło nowe dane o warunkach geo- i hydrodynamiki tego rejonu. W połowie lat trzydziestych badania transportu dennego prowadzone przez Johana van Veena zaprzeczyły panującemu dotychczas poglądowi o znacznym transporcie materiału piaszczystego wzdłuż brzegów. Spowodowało to też weryfikacje teorii dotyczącej powstawania Wysp Fryzyjskich jako elementu sypanej przez prąd mierzei.

W latach 1937 - 38 prof J.Th.Tijsse prowadził hydrauliczne badania modelowe nad skutkami rozmaitych wariantów zamknięcia zaporami ujść Renu, Mozy i Skaldy. Zebrane w toku wielu lat dane hydrologiczno - meteorologiczneanalizowane przy użyciu rozwijających się nowych metod prognozowania wskazały u schyłku lat trzydziestych na istnienie do końca XX wieku realnego zagrożenia powodziowego mogącego zniszczyć Zelandię. Wg sporządzonego w 1940 r. raportu rządowej Komisji d/s Powodzi Sztormowych prognozowano, że do końca XX w wystąpi sztorm, który poziom morza podniesie o 4 m powyżej AOD, co w konsekwencji spowodować może zatopienie znacznych zagospodarowanych obszarów depresyjnych w całej Zelandii.

2.3 Katastrofalna powódź: 31. I. / 1. II. 1953 r

Prognozowane ekstremalne zjawiska pogodowe wystąpiły już kilkanaście lat później. Pod koniec stycznia 1953 roku uformował się głęboki ośrodek niżowy między Islandią a Wyspami Brytyjskimi. W nocy z 31 I na 1. II. o godz. 4.22 ogłoszono stan alarmowy. Nałożenie silnych wiatrów oraz wysokiego przypływu spowodowało w krótkim czasie podniesienie poziomu wody o 3,85 m powyżej AOD. Woda przerwała tamy zalewając:

2000 km² terenu, w tym

• 1330 km² pól uprawnych, pastwisk i łąk

• 100 km² sadów owocowych.

• Śmierć poniosło 1835 osób.

• Straty materialne oszacowano na 1,2 mld. guldenów, co odpowiadało 6% dochodu narodowego Holandii.

• Dla zobrazowania wysokiego poziomu intensywnej produkcji rolnej na zalanych terenach warto przytoczyć listę strat hodowlanych:

• 35 tys. sztuk bydła, 1,5 tys. koni, 20 tys. sztuk trzody chlewnej, 3,5 tys owiec, 15 tys. sztuk drobiu.

• Zniszczonych lub uszkodzonych było 47 000 obiektów budowlanych

2.4 Akcja ratunkowa po klęsce

• do 11. IV, 1953 - zabezpieczono 1290 km ² - około 65 % zalanych terenów

• na faszynowych materacach naprawiano stare i formowano nowe tamy.

• na wyspie Overflakee - odbudowano 23 km tam - długość porównywalna z Afsluitdijk

• w pracach ratunkowych zastosowano zatapiane kesony.

2.5 Zabezpieczenie Holandii Południowej - ruchoma bariera na Hollandse Ijssel

1 lutego 1953 tylko 30 cm zabrakło do przelania się wody przez tamę Schieland odgradzającą zatopione tereny Delty od niżej położonych polderów centralnej części kraju obejmujących tzw. Randstadt Holland czyli okręg obejmujący największe miasta Holandii Utrecht, Amsterdam, Leidę, Hagę, Rotterdam. Gęstość zaludnienia w całym okręgu przekracza 1000 osób na km².

Johan van Veen skomentował tą sytuację obrazowym porównaniem:

„całe stado słoni przeszło tamtej nocy przez ucho igielne”

Niezależnie od wyników dyskusji nad sposobem zabezpieczenia obszaru Delty w pierwszej kolejności przystąpiono do zabezpieczenia serca Holandii przed możliwością powtórzenia się katastrofalnego zagrożenia powodziowego.

Na wschodnich krańcach Rotterdamu, na bagnistym organiczno - aluwialnym podłoża dokonano wymiany gruntów o kubaturze 200 tys. m3, a następnie w obudowie stalowych ścianek szczelnych wzniesiono 45 metrowe wieże, na których zawieszono stalowe 635 tonowe wrota o wym. 81x 15 m. Rozwiązanie to umożliwiło utrzymanie żeglugi między Amsterdamem a Rotterdamem, przy możliwości zamknięcia przepływu w warunkach wysokiej wody. Prace zakończono w 1958 roku.

2.6 Warianty ochrony Zelandii - aspekty geodynamiczne i techniczne

Jednocześnie cała Holandia: eksperci, hydrotechnicy, władze ludzie morza, rybacy są aktywnie zaangażowani w studia i dyskusje nad Planem Delta. Ten stosunkowo długi etap rozważań nawiązuje do starożytnej zasady:

„Długo myśl, szybko czyń”

Zarysowały się generalnie dwa warianty zabezpieczenia Zelandii przed powtórzeniem tragicznego scenariusza:

• I wariant - podnoszenie istniejących i ciągle osiadających obwałowań wzdłuż 700 km wybrzeża

• II wariant - przegrodzenie odcinków estuariowych tamami i skrócenie wybrzeża narażonego na bezpośrednie oddziaływani morza, pływów i powodzi do odc. 50 km

Realizacja wariantu I - poszerzenia i podwyższenia tam pochłonęłaby dodatkowo 25 km² polderów, natomiast jej koszty (około 3 mld guldenów) byłyby przypuszczalnie nieco niższe w stosunku do wariantu II, a technologia prac znana i sprawdzona.

Wariant II byłby jak szacowano droższy i trudniejszy technicznie, natomiast

lobby hydrotechniczne zainteresowane było wykorzystaniem sprzętu i sprawdzeniem nowych technologii.

Dyskusja nad planem Delta po katastrofie prowadzona jest w innych warunkach psychologicznych niż do 1952 r. Trwała jednak stosunkowo długo (33 miesiące) i wywoływała rozmaite kontrowersje:

• ewentualne przegrodzenie estuarium niesie nowe wyzwania techniczne, jest tez przypuszczalnie droższe

• znaczne trudności geotechniczne i wykonawcze:

• miękkie, estuariowe podłoże

• nieustanna mobilność osadów dennych w warunkach pływów

• nierównomierna szerokość ujścia i zróżnicowana prędkość prądów

• znacznie większa głębokość niż na Zuiderzee (5m)

• Veerse-Gatt 14 m

• Brouwershavense gatt 25 m

• Wschodnia Skalda 45

• trudne do oceny są skutki ekologiczne

• zmiana dynamiki fal, prądów, pływów

• przemieszczania się wód słodkich i konsekwencje dla środowiska biotycznego

Niemniej perspektywa fundamentalnej przebudowy zabezpieczeń na 700 km wybrzeżu wysp i brzegów rzecznych Zelandii skłania do podjęcia trudnego zadania jakim jest przegrodzenie ujściowych odcinków rzek tamami

W efekcie:

16..XI.1955 r. przedstawiono rządowi raport ekspertów - Komisji do spraw Delty

5. XI. 1957r. - uchwalono w parlamencie Plan Delty

7.XI.1958 r. - zatwierdzono Akt przez Pierwszą Izbę Stanów Generalnych

2.7 Koncepcja zespołu zapór w estuariowych ujściach

W chwili uchwalenia ustawy rozpoczynają się prace. Stopień trudności narzuca kolejność podejmowanych prac

Problemy budowania tam w estuariowych ujściach:

Warunki: nierównomierna szerokość ujścia i zróżnicowana prędkość prądów

Metody:

• na płyciznach dwa równoległe wały z kamienia kopalnianego -

zatapianie kamiennego narzutu przy użyciu kolejki linowej

• zapora Grevelingen - wagoniki linowe z podwieszoną stalową siatką wypełniana 10 t tłucznia (ciężar 10 - 300 kg sztuka) razem przez 3 miesiące wał - 170 tys. ton

• zapora Haringvliet szer. 100 m, głeb. 18 m +3 m nad wodę potrzeba 2x tyle budulca - brak naturalnych materiałów kamiennych (import z Finlandii) - betonowe bloki 2.5 tonowe - zatopiono 232 tys. t - czas 60 dni

• przestrzeń między wałami wypełniana refulowanym pod ciśnieniem piaskiem, później zagęszczanie.

• w najgłębszym, nie zamkniętym odcinku wzrasta prędkość wody w warunkach pływów i silnych prądów - ruchome przemieszczające się podłoże - stabilizacja podłoża przy pomocy:

• wyplatanych mat - z faszyny i wikliny, później nylonu - problemy z uszkodzeniami nylonu;

• zatapiane mat skorelowane z terminem i dynamiką pływów;

• obciążenia kamieniami - szalandy zrzucały do 160 t tłucznia na 7 minut

• asfaltowanie dna ze statku Jan Heijmans - 200 t/h

LOGISTYKA

Logistyka działań na 25 lat - jak dobrze rozpisana partytura orkiestry (z uwzględnieniem niedyspozycji muzyków)

• najpierw zadania najprostsze - przesmyki najwęższe, najpłytsze ze stosunkowo niewielkimi przepływami

• wzrost głębokości i parametrów hydrodynamicznych - wypracowywanie nowych technik :

• prefabrykacja i transport:

• zastosowanie szaland

• hydrauliczne namywanie

• transport linowy (kolejki z narzutem, bloki betonowe, sterowanie wielkogabarytowymi operacjami)

• prefabrykacja na wyspach - polderach

• in situ

• z holowanim kesonów i pirsów

• stabilizacja dna:

• maty faszynowe, maty z nylonem stabilizowane narzutem kamiennym

• asfaltowanie

• palowanie

• wymiana gruntów, zagęszczenia wibracyjne

2.8 Wschodnia Skalda - ekologiczna opcja zabezpieczenia naturalnych biotopów

Zamknięcie największego odcinka Delty, jakim jest ujście Wschodniej Skaldy stanowiło najtrudniejsze wyzwanie. Pierwotna koncepcja przegrodzenia z zastosowaniem opisanych wyżej metod natrafiła jednak na zdecydowany sprzeciw społeczny związany z argumentami ekologicznymi.

Ujście Skaldy stanowi posiada bowiem z punktu widzenia przyrodniczego niepowtarzalne i istotne dla równowagi przyrodniczej walory:

• bagniste równiny i mielizny stanowią teren lęgowy wielu gatunków ptaków

• w ujściowych odcinki rzek ma miejsce tarło płastug, soli i in. ryb

• występują tu niepowtarzalne biotopy

• w estuarium zlokalizowane są hodowlane ławice małży, ostryg i homara przynoszące dochody rzędu 200 mln guldenów; ich likwidacja oznacza bezrobocie rybaków i hodowców

Ta ekologiczna argumentacja w latach siedemdziesiątych uzyskuje szerokie wsparcie społeczne, a w konsekwencji ogólnonarodową akceptację. W efekcie opracowany zostaje projekt hydrotechniczny uwzględniający rozsądny kompromis:

• ograniczenie pływów w Yerseke (30 km na E) z 3,5 do 2,7 m

• redukcję przepływów z 70 do 14 tys. m³

Parametry te umożliwiają stworzenie warunków niezbędnych dla zachowania omawianych wyżej biotopów.

2.9 Budowa bariery przeciwsztormowej

Zaplanowana zostaje 3 częściowa bariera o dł. 2.8 km: składająca się z 66

filarów o wys. 35 - 45 m i masie 18 tys. t. ustawionych z dokładnością 20 cm co 45 m na mulistym podłożu na głębokości do 30 m. Na filarach tych mają być zamontowane ruchome wrota podnoszone w czasie korzystnych warunków pogodowych, co umożliwia naturalną wymianę słonych i słodkich wód w obrębie estuarium. W warunkach zbliżających się ekstremalnych sztormów, co w rejonach tych występuje przeciętnie co 18 miesięcy bariera jest zamykana i chroni obszary Zelandii przed powodziowym zalaniem

Technika budowy wymagała:

• umacniania dna poprzez:

• miejscową wymianę gruntów

• zagęszczanie podłoża

• prefabrykację, układanie, łączenie i stabilizację mat na dnie

• prefabrykacji filarów w suchych dokach

• zalania doków, transportu i ustawiania filarów w osi bariery

• montażu elementów poziomych i wrót

Budowa 66 filarów trwała od marca 1979 do końca 1983 r.

Zużyto 450 000 m3 betonu = 1,2 mln t

Transport i instalację filarów przeprowadzono przy użyciu statku OSTREA o nośności 10 tys t, z wykorzystaniem wyporu wody działającej na uszczelnioną konstrukcję filara oraz dynamiki pływów w obszarze estuariowym. Manewry przy użyciu statku MACOMA umożliwiły ustalenie pozycji i osadzenie każdego filara na dnie z dokładnością do 20 cm.

4 października 1986 r w 33 lata i 8 miesięcy po wielkiej powodzi 1953 r .

zakończono budowę bariery przeciwsztormowej. Z udziałem królowej Beatrycze oraz głów największych państw europejskich dokonano podsumowania wysiłków związanych z tym największym w nowożytnych dziejach programem hydrotechnicznym. Jego realizacja pochłonęła :12 mld NLG w tym proekologiczne rozwiązanie bariery wschodniej Skaldy:8 mld NLG

opracowano na podstawie:

Dobak P., 2003 - Holenderskie korzenie geoinżynierii środowiska. Problemy środowiska i jego ochrony. cz. 11; Wyd. Centrum Studiów nad Człowiekiem i Środowiskiem. Uniwersytet Śląski. Katowice 2003 pp. 223 - 248

---