Zagygátszakadás statisztika

Dr. Nagy László
BME Geotechnikai Tanszék

Gátak körülbelül ötezer év óta folyamatosan épülnek a földön. Számuk egyes becslések szerint megközelíti az 500000-t (csak Kínában több, mint 80000 nagygátat tartanak nyílván, Svédországban 10000-t). A gátépítés tudománya folyamatosan fejlődött, az ismeretek bővülése lehetővé tette, hogy a nagygátak tönkremenetele már az 1980-as évekre lecsökkent egy 0,2 %-os törési érték alá. Az igazán nagy gátak tönkremenetele még ennél a törési aránynál is kisebb, a nemzetközi tervezői és kivitelezői társaságok körültekintő munkájának eredményeképpen. A gátak „mostoha gyermekei” a zagygátak, melyek kisebb odafigyelést kapnak, alapozásuk és magasításuk sokszor ad hoc döntések alapján készülnek, nemegyszer a gyakorlat jelöli ki az alkalmazott technológiát úgy, hogy tervező nem került bevonásra.  

Magyarország 2000-ben szembesült a zagygátak problémájával, amikor két Erdélyben lévő tározó is átszakadt néhány hét különbséggel. 2000. január 30-án Nagybánya mellett az Aurul vállalat zagygátja szakadt át meghágás következtében. A hóolvadás és esőzés miatt 100000 m³ cianid került a Szamosba majd a Tiszába súlyos környezeti katasztrófát okozva, halak tonnáit mérgezve meg és közel egy millió lakos ivóvízellátását tönkretéve. Ugyanezen év március 10-én ugyancsak Erdély területén Borsabánya mellett a heves esőzések hatására átszakadt zagygát mögül nehézfém szennyezés került a mellékfolyókon keresztül a Tiszába.

1. képek Malvési (Franciaország) zagygát tönkremenetele 2004. március 20-án. 30000 m3 zagy és víz ömlött ki a tározóból.

Ekkor, 2000-ben még nem vont le senki olyan következtetést, mely feltételezte volna, hogy ezekhez hasonló eset itthon is előfordulhat. Tíz évet kellett várni arra, hogy a MAL esete ráirányítsa a figyelmet a hazai zagygátakra. A zagygátak tervezése, szakértése, állékonyság számítása egy külön „szakma” (hasonlóan például a nagygátak tervezéséhez), mely speciális szakmai ismereteket igényel, a tervezés specifikus elemeinek betartását követeli meg. A zagygátakkal kapcsolatos ismereteket ugyanúgy el kell sajátítani (tervezőknek, hatóságoknak és üzemeltetőknek), mint a szennyvízzel kapcsolatos, vagy más tudással kapcsolatos ismereteket. Meg kell jegyezni, hogy a problémakör súlyosságát aNemzetközi Talajmechanikai és Geotechnikai Szövetség (ISSMGE) azzal hangsúlyozta, hogy szakmai keretén belül külön Technical Committee foglalkozik a zagytározók speciális geotechnikai problémájával.

A zagygátak tönkremenetelének vizsgálatánál fontos adat a megtörtént események statisztikájának elemzése. A gyakorlati élet is megmutatja a gyenge pontokat, a szűk keresztmetszeteket. Mások hibájából lehet tanulni. A zagygátak az előző 50 évben (mint ahogy az összegyűjtött adatok mutatják) legalább 92 számottevő esetben szakadtak át (átlagosan évente kettő). A tározott anyag minősége, mennyisége, a gát szerkezete és magassága, az altalaj és sok más paraméter különbözött, mint ahogy a következmények is eltértek egymástól, azonban az adatok számossága lehetőséget ad bizonyos következtetések levonására. Ezen gátszakadások 25 országban voltak, az 1. ábra szerinti megoszlásban.

Nem lehet tudni hány zagytározó van a világban, hány tározóra vonatkoznak a gátszakadás statisztikái. Ez a kérdés a jelen tanulmány egész statisztikai elemzésénél végig kísér. Már az sem megfogalmazott, hogy mi számit egy zagytározónak, a MAL Ajka és Kolontár közötti 11 kazettából álló tározója egynek, vagy 11-nek számít ebből a szempontból?


1. ábra Zagygát szakadások országok szerinti megoszlása

A bányászott ércek közül 17 anyag érintett zagygát szakadással, legtöbbször szerepel a réz 24%, arany 14% valamint a foszfát és szén 13%. A zagygátak szakadásának a kiömlött anyag mennyisége szempontjából a nagy térfogatok a meghatározóak. Ezekhez a nagytározókhoz tartozott a nagyobb károkozás is. A Kolontári katasztrófa 1700000 m3 kiömlött folyadék+zagymennyiséggel a nagytározók kategóriába esik.

A zagygát szakadások statisztikai adatainak vizsgálatánál talán a legfontosabb műszaki feladat az okok meghatározása és az azokból levonható következtetések. Bár az esetek negyedénél nincs információ a tönkremenetelre, a maradék adathalmaz sem homogén, ugyanis az okoknál összekeveredik a tönkremenetel mechanizmusa a mechanizmust kiváltó eseményekkel. Kiváltó események, mint a nagy esőzés, a földrengés, a fenntartási munkák hiánya, stb., nem keverhető össze azzal, ahogy a gát tönkrement. A nagy esőzéshez ugyanis sok tönkremeneteli mechanizmus tartozhat, mint például a meghágás, a megnövekedett szivárgó víz nyomása miatti rézsűcsúszás, vagy a pórusvíznyomás növekedése miatti altalajtörés. Így a 2. ábrán ugyan keverednek az okok, de a leggyakrabban előforduló okok azonosíthatóak. A leggyakrabban előfordult tönkremeneteli mechanizmusok a liquefaction, csővezetéktörés, vízmozgás a gátban gátmagasítás, meghágás és egyéb geotechnikai okok (2. ábra). Minden esetre az ábra alapján is megállapítható, hogy a tönkremenetelhez vezető mechanizmusok változatosak, különösen ha azt is figyelembe vesszük, hogy a „vízmozgás a gátban” összefoglaló kategória csurgást, szivárgást és buzgárt is jelent, vagy a „csővezeték” kategória is több fajta csővezeték törésének következtében kialakuló gátszakadási mechanizmust azonosít a kontúrszivárgástól az elmosásig. Ezek alapján megállapítható, hogy a zagygátak vizsgálata, tervezése semmivel sem egyszerűbb vagy könnyebb feladat, mint a nagygátak tervezése. Ehhez kapcsolódik a betárolt zagy különleges viselkedése, a gát nagyfokú inhomogenitása és a termelést szolgáló ad hoc üzemi döntések bizonytalansága.


2. ábra. Zagygátak tönkremeneteli mechanizmusa

A Nemzetközi Nagygátak Szövetsége és az Egyesült Nemzetek Szervezetének Környezetvédelmi Programja által publikált okokat a zagygátak tönkremenetelére 3. ábrán mutatjuk be. (UNEP-ICOLD 2001) Az okok meghatározásánál a leggyakrabban előforduló tönkremeneteli mechanizmusok szerepelnek összevontan. Ezek a szerkezeti okokra visszavezethető és megfelelő műszaki tervezéssel kiváltható tényezők. Nem szerepel azonban a felsoroltak között az üzemeléssel, a monitoring elmulasztásával, a szabályok be nem tartásával, stb. kapcsolatos elemek.


3. ábra A zagygát szakadások okai az UNEP-ICOLD 2001 tanulmány alapján

A zagygátak tönkremenetele esetenként nagyon súlyos következményekkel jár. A statisztikailag értékelt gátszakadásoknál csak 25 esetben jelentettek áldozatot, összesen több mint 1800 főt. Kétség kívül egy halálos áldozat is sok. A legtöbb, 488 áldozattal járó katasztrófa az 1966. május 1.-én történt Bulgáriában a Sgorigrad melletti MIR bányánál. A gátszakadás a heves esőzés utáni hirtelen gátmagasítás, vagy a vízelvezető csatorna tönkremenetele miatt következett be, 450000 m³ zagy került ki a tározóból. A zagy 8 km-t haladt lefelé a völgyben Vratza város felé és elpusztította a gátszakadástól 1 km-re lévő Sgorigrad település felét. 

A nagyobb méretű zagygátak száma jelenleg Magyarországon meghaladja a húszat. Ezek egy részének magassága akkora, hogy kiszorítja a nagygátakat a tíz legmagasabb hazai gát listájából. A méretek érzékeltetése szempontjából egy 24-25 méter magas gát (pl. a MAL ajkai gátja) megfelel egy nyolc emeletes házgyári épület magasságának (képzeljük mellé magunkat). A tönkrement zagygátak magassági megoszlását a 4. ábra mutatja (UNEP-ICOLD 2001) A 4. ábra értékeléséhez hasznos lenne tudni, hogy milyen a zagygátak magassági eloszlása, lehet-e valamilyen törvényszerűséget levonni arra vonatkozóan, hogy valamelyik gátmagasság kategória jobban veszélyeztetettebb-e mint mások. 


4. ábra Tönkrement zagygátak magassági megoszlása


5. ábra Zagygátak tönkremenetele szerkezeti kialakításuk szerint

A zagygátak építése alapvetően több módszerrel lehetséges. Az első felvetődő kérdés, hogy épülhet-e a zagytározó saját anyagából. A saját anyagból épülő zagygátak alvízi, felvízi és központi bővítéssel is épülhetnek. Mindegyik építésnek meg vannak a szabályai. A zagy anyag alapján sok tározóhoz földgátat kell építeni. Ennek tervezése és kialakítása hasonlít leginkább a nagygátak, vagy árvízvédelmi gátak építéséhez. A zagytározók gátjának szerkezete szerinti gátszakadások számát az 5. ábra mutatja. Bár nem lehet tudni, hogy a zagygátak szerkezetük szerinti kialakítása milyen arányt mutat, az azonban bizonyos, hogy a zagyból készült gátaknál leggyakrabban a felvízi bővítést használják, ennél ritkábban van az alvízi bővítés, és viszonylag ritkán alkalmazzák a központi bővítést.

A tönkrement zagygátak éves megoszlásának vizsgálata ötéves bontásban a XX. században. Kétségtelen tény, hogy a gátszakadások a második világháború utáni években a globális világméretű tömegtermelés kialakulásával jelentkeztek. A sok visszariasztó statisztikai adat mellett reménykeltő a XX. század utolsó két évének csökkenő tendenciáját mutató adatok. Reméljük nem csak bízni lehet abban, hogy a preventív intézkedések, a jogszabályok, a biztonsági követelményeket tartalmazó előírások (a zagygátakkal kapcsolatos ismeretek bővülése, a tudomány fejlődése) stb. vezetett el odáig, hogy a nagygátak mostoha testvérénél is a biztonság fokozottan előtérbe kerül (6. ábra). Remélhetőleg Magyarországon a 2010. év lehetett a fordulópont, amikor mind törvényi, jogi és biztonsági oldalról is a zagygátak a helyükre kerülnek a műszaki létesítmények körében. 


6. ábra Zagygátak tönkremenetele ötévenkénti bontásban

Összegzés

A zagygátakat rendszerint az ipari létesítmények közé sorolják. A zagygát építése többnyire jelentősebb geotechnikai előtanulmányok nélkül készül, gyakran szokás alapján. A zagygátak tönkremenetele rendszerint súlyos környezeti kárral jár, esetenként a halálos áldozatok száma meghaladja akár a 100-t is. Azonban a tönkremenetelek mögött csaknem minden esetben fellelhető az ismeretek hiánya, a gondatlanság, a karbantartás elmulasztása, vagy a monitoring rendszer hiánya. Gyakran ezek kombinációja vezet a katasztrófához. A zagygátakkal kapcsolatos általános tudásszint emelése (ami magába foglalja a jogi szabályozás javítását is) hozzájárulhat a gátszakadások számának és arányának csökkenéséhez.


2. kép A 31 méter magas Merriespruit (Dél-Afrika) zagygát az átszakadás után 

A zagygátaknál nemcsak a zagy és a víz mennyisége, de a minősége is veszélyforrás. A veszélyek, a mechanizmusok és a következmények együttes értékelése a kockázatszámításban szuperponálódott. A zagygátak, mint veszélyforrások kockázat alapú értékelése még hátra van, remélhetőleg a döntéshozók figyelme hamarosan erre a területre is kiterjed és a hagyományos biztonsági tényező helyett, azt is felhasználva komplex értékelés készül a biztonságról. A kockázat alapú értékelés ugyanis nem csupán egy állékonyságszámítás, de a hatások és ellenállások széles körű figyelembe vétele a következmények számszerűsítésével. 

 

IRODALOM

Alonso E. E. és társai: Dynamics of Dam Sliding: Aznalcóllar Dam, Spain. Geomechanics of Failiures, Advanced Topics, 2004.

Huszák T., Nagy L., Czap Z. (2011): Zagygátak tönkremenetele, Innotéka, május, pp. 44-47.

ICOLD Symposium on Major Challenges in Tailings Dams, Harvey McLeod, Len Murray; Klohn Crippen Berger Ltd.: Tailings dam versus a water dam, what is the design difference?, Canada, (2003).

Nagy L. (2011): Zagygátak biztonsága. El ne öntsön a méreg. Mérnökújság, január, pp. 16-17.

USCOLD: Tailings Dam Incidents, U.S. Committee on Large Dams - USCOLD, Denver, Colorado, ISBN 1-884575-03-X, 1994, p. 82.  

UNEP: Environmental and Safety Incidents concerning Tailings Dams at Mines: Results of a Survey for the years 1980-1996 by Mining Journal Research Services; a report prepared for United Nations Environment Programme, Industry and Environmentexternal linkParis, 1996, 129 pages.  

UNEP-ICOLD: Tailings Dams - Risk of Dangerous Occurrences, Lessons learnt from practical experiences, Bulletin 121, Published by United Nations Environmental Programme (UNEP) Division of Technology, Industry and Economics (DTIE) and International Commission on Large Dams (ICOLD), Paris 2001, 144 p.

Vick S. G.: Planning, Design and Analysis of Tailings Dams; A Wiley Interscience Publication, 1990.