Muuttuvien tulvien vaikutus siltoihin ja niiden suunnitteluun

Tässä diplomityössä tarkastellaan ilmastonmuutoksen seurauksena muuttuvien tulvien vaikutuksia vesistösiltoihin, joissa alittava vesistö on joki. Diplomityössä selvitettiin, millaisia tulvien aiheuttamia vaurioita Suomessa ja maailmalla on tapahtunut sekä miten tulviin on siltarakenteiden osalta varauduttu. Diplomityö suoritettiin kirjallisuusselvityksenä. Diplomityöhön saatiin ohjeistusta ja ajatuksia Väyläviraston, Tampereen yliopiston, Suomen Ympäristökeskuksen ja Elinkeino-, liikenne- ja ympäristökeskusten asiantuntijoiden kanssa käydyistä keskusteluista. Ilmastonmuutos tulee vaikuttamaan siltoihin johtuen niiden pitkästä käyttöiästä. Ilmastonmuutoksen vaikutuksiin on syytä varautua erityisesti uusien siltojen suunnittelussa ja rakentamises-sa sekä olemassa olevien siltojen omaisuuden hallinnalla. Ilmastonmuutoksen muuttamien tulvien seurauksena tulvariskit voivat tietyillä alueilla muuttua. Huomioon otettavaa kuitenkin on, että tulvat ovat osa luonnon normaalia toimintaa. Tulvien muutoksien seurauksena veden hydrostaattisen ja hydrodynaamisen paineen, virtauksen, nosteen, jään, eroosion sekä irtoainesten vaikutukset siltoihin tulevat muuttumaan. Diplomityössä on käsitelty tulvien aiheuttamien kuormitusten suuruusluokkaa ja vertailtu niitä keskenään. Siltarakenteiden osalta muuttuvien tulvien vaikutukset tulee ottaa huomioon jo esi-, yleis- ja tie-suunnitelmavaiheessa. Uusien ja olemassa olevien siltojen osalta tärkeintä on tunnistaa sillat, jotka sijaitsevat tulvariskialueilla. Siltoihin liittyvät tulvariskit voidaan tunnistaa johdonmukaisella olosuhteiden ja rakenteiden kartoituksella sekä laskelmien ja mallinnuksien avulla. Tärkeimpinä rakenteellisina ratkaisuina uusien siltojen osalta ovat muun muassa päällysrakenteiden alapinnan riittävä korkeusasema, sopiva kokonaispituus ja välitukien määrän minimointi. Olemassa olevien siltojen osalta tärkeintä on varmistua eroosiosuojauksien riittävyydestä, lisätä tarkastuksia ja vedenkorkeuden seurantaa sekä tietojen dokumentointia. Diplomityön perusteella voidaan todeta, että tulvimiseen on Suomessa varauduttu hyvin vesistöalueittain hallintasuunnitelmilla, joissa on osittain myös otettu siltarakenteet huomioon. Siltojen osalta on syytä kuitenkin varautua entistä paremmin. Tulvat ovat riski sillalle, mutta silta voi olla myös riski tulvan syntymiselle. Tulvariskien hallinnassa tulee ottaa huomioon kokonaisuus, sillä yhden siltapaikan parantaminen saattaa padottaa vedet muualle ja näin siirtää tulvaongelmaa. Riskikohteiden tunnistamisen avulla käytettävissä olevat resurssit osataan ohjata oikeisiin kohteisiin. Siltojen varmuutta tulvien kuormituksia vastaan voidaan parantaa käyttämällä suunnittelussa tulevaisuuden ilmaston ja vedenkorkeuden arvoja aukkomitoituksessa.This thesis examines the effects of changing floods as a result of climate change on bridges where the undercutting waterway is river. The thesis also examines the type of damages caused by flooding in Finland as well as in the other parts of the world. In addition, this thesis focuses on what precautionary measures have been made on bridge flood risk management. The thesis was conducted as a literary survey. The Master thesis received guidance and ideas from discussions with experts from the Finnish Transport Infrastructure Agency, Tampere University, Finnish Environment Institute and from the different Finnish Centers for Economic Development, Transport and the Environment. Bridges will be affected by climate change during their long service life. The effects of climate change should be taken into consideration. Especially in the design and construction of new bridges and through the property management of existing bridges. As a result of floods altered by climate change flood risks may change in certain areas. It should be noted that floods are normal process in nature. Because of changing floods, the effects of hydrostatic and hydrodynamic water pressure, flow, buoyancy, ice, erosion, and debris on bridges will change. The magnitude of these loads that occur during floods have been studied and compared against each other. The effects of changing floods must be considered in bridge designing already in the preliminary, general and road planning design phases. The most important procedure for new and existing bridges is identifying bridges which are located in flood risk areas. The identification can be made with a consistent survey of the circumstances and the structures but also with calculations and modelling. Essential structural solutions for new bridges are for example the sufficient soffit level for superstructures, the adequate total length, and the minimization of the number of the intermediate supports. For existing bridges, it is important to make adequate erosion protections, monitor high water levels, increase inspections and the documentation of the data. Based on the thesis, Finland is well prepared for flooding based on river basins flood risk management plans. The flood risk management plans have also mentioned bridge structures. However, it is necessary to consider flood effects on bridges better than before. Floods are a risk to a bridge, but a bridge can also be a risk for causing floods. In flood risk management, it is important to consider the big picture. Improving one bridge may dam water elsewhere and move the flooding problem. By identifying bridges at flood risk areas, the available resources can be directed to the right targets. The reliability of bridges against flood loads can be improved by using future climate and water level values in designing the bridge opening