INSTYTUT METEOROLOGII I GOSPODARKI WODNEJ Oddział Morski w Gdyni

ul. Waszyngtona 42 81-342 Gdynia

WYZNACZENIE GRANIC OBSZARÓW BEZPOŚREDNIEGO ZAGROśENIA

POWODZIĄ W CELU UZASADNIONEGO ODTWORZENIA TERENÓW

ZALEWOWYCH etap II

BRDA

CZĘŚĆ OPISOWA Opracowanie i mapy wykonano w Oddziale Morskim IMGW w Gdyni na zlecenie Regionalnego

Zarządu Gospodarki Wodnej w Gdańsku

Autorzy: IMGW Oddział Morski w Gdyni

mgr inŜ. Barbara Cygan mgr Alicja Kańska mgr Krzysztof Lubomirski mgr inŜ. Beata Kowalska dr inŜ. Marzenna Sztobryn mgr Katarzyna Krzysztofik mgr Waldemar Stepko mgr inŜ. Beata Letkiewicz mgr inŜ. Leszek Kostrzębski mgr Monika Mykita mgr inŜ. Urszula Józwiak mgr Ida Stanisławczyk mgr Bartosz Zakrzewski Bronisław Ziółtkowski Aleksander Dombrowski Tomasz Szypryt Jarosław Płonka Sławomir Wiktorowicz Marcin Niedziółka Grzegorz Ragin Ryszard Moroz mgr Marian Krzysztof Piekarski nr upr. 41/2004

Kierownik tematu

IMGW Oddział Morski Gdynia

2004/2005

2

3

Spis treści

1. Podstawa opracowania ........................................................................................................ 5

2. Zakres opracowania............................................................................................................. 6

3. Hydrologia rzeki Brdy ......................................................................................................... 8

3.1.Opis hydrograficzny rzeki Brdy...................................................................................... 8

3.2 Charakterystyczne przepływy (SSQ i SNQ) i stany wody (SSW i SNW) na posterunkach wodowskazowych.......................................................................................... 10

3.3 Przepływy i stany wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i 10% na posterunkach wodowskazowych............................................................................ 13

3.4. Przepływy o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% na profilach niekontrolowanych.............................................................................................. 15

3.5. Obliczenia rzędnych zwierciadła wody........................................................................ 17

4. Wyznaczenie przekrojów poprzecznych koryta rzecznego i przekrojów dolinowych w miejscach charakterystycznych.............................................................................................21

4.1. Metodyka pomiarów..................................................................................................... 21

4.2. Forma przekazania danych.......................................................................................... 22

5. Wyznaczanie terenów bezpośredniego zagroŜenia powodzią od wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i 10% na mapach topograficznych w skali 1:10 000. .........................................................................................23

5.1 Opracowanie podkładów rastrowych map topograficznych w skali 1:10 000............. 23

5.2 Opracowanie warstw tematycznych.............................................................................. 24

5.3 KilometraŜ ...................................................................................................................... 24

5.4 Strefy zagroŜenia powodziowego A1 i A10................................................................... 24

5.5 Wodowskazy................................................................................................................... 25

5.6 Budowle hydrotechniczne – budowle piętrzące............................................................ 25

5.7 Mosty.............................................................................................................................. 25

5.8 Wały przeciwpowodziowe.............................................................................................. 58

5.9 Gminy............................................................................................................................. 26

5.10 Wydruki........................................................................................................................ 26

6. Literatura............................................................................................................................ 29

7. Załączniki ............................................................................................................................ 30

4

Spis tabel i rysunków

Tabela 1. Główne dopływy rzeki Brdy……….………..………………………..……..…......8

Tabela 2. Posterunki wodowskazowe w sieci pomiarowej IMGW na Brdzie……..………..11

Tabela 3. Charakterystyczne stany wody SSW i SNW na posterunkach

wodowskazowych…………………………………………………………..…….12

Tabela 4. Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ na posterunkach wodowskazowych

……………………………………………………………………………………12

Tabela 5. Stany wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i

p=10% na posterunkach wodowskazowych.…………………………...…...…..13

Tabela 6. Obliczone przepływy o prawdopodobieństwie wystąpienia (przewyŜszenia) p=1%

i p=10% na posterunkach wodowskazowych..………………………….……...14

Tabela 7. Przepływy o 1% i 10% prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) i

przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ obliczone dla przekrojów poprzecznych

rzeki Brdy…………………………………………………………….…………16

Tabela 8. Zestawienie rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie

występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% i przepływów charakterystycznych

SSQ i SNQ w przekrojach poprzecznych rzeki Brdy…………………..…..…..18

Tabela 9. Zestawienie rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie

występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% i przepływów charakterystycznych

SSQ i SNQ w przekrojach poprzecznych starego koryta Brdy…………………20

Tabela 10. Wykaz wydrukowanych arkuszy map dla rzeki Brda…………………..……….26

Rys. 1. Schematyczny układ arkuszy map rzeki Brdy…………………………………. 28

Zgodnie z art. 18 ustawy z dnia 17.05.1989 r. – Prawo geodezyjne

i kartograficzne (t.j. Dz. U. 2000 r. Nr 100, poz. 1086, ze zm.)

rozpowszechnianie, rozprowadzanie oraz reprodukowanie w celu

rozpowszechniania, rozprowadzania niniejszych materiałów wymaga

zezwolenia Marszałka Województwa.

5

1. Podstawa opracowania

Opracowanie zostało wykonane na zlecenie Regionalnego Zarządu Gospodarki

Wodnej w Gdańsku nr 35/2003 z dnia 11.07.2003 roku pt: „Wyznaczenie granic obszarów

bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów

zalewowych”. Głównym celem pracy było wyznaczenie granic obszarów bezpośredniego

zagroŜenia powodzią dla rzeki Brdy od wody o prawdopodobieństwie występowania

(przewyŜszenia) p=1% i p=10%.

6

2. Zakres opracowania

Zgodnie z Ustawą Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001r. Art. 82 pkt.1 obszary

bezpośredniego zagroŜenia powodzią obejmują tereny między wałem przeciwpowodziowym

a linią brzegową rzeki, strefę wybrzeŜa morskiego oraz strefę przepływów wezbrań

powodziowych.

Jako podstawę określenia granic stref zagroŜenia powodziowego uznaje się granice

tzw. strefy A1 i A10, określającej zasięg obszaru zalewowego odpowiadającego wysokiemu

powodziowemu przepływowi o objętości przepływu Q, którego prawdopodobieństwo

przewyŜszenia wynosi 1% i 10%.

Zastosowana metodyka wyznaczenia stref zagroŜenia powodziowego zgodna jest z

zasadami określania strefy A1 i A10. Obliczenia zostały wykonywane przy wykorzystaniu

matematycznego modelu jednowymiarowego ruchu wody oraz innych metod hydrologii

stosowanej.

Przeprowadzone prace obejmowały następujące zadania:

1. wyznaczenia charakterystycznych przepływów (SSQ i SNQ) i stanów wody (SSW i

SNW) na posterunkach wodowskazowych,

2. wyznaczenia wartości przepływów i stanów wody o prawdopodobieństwie

przewyŜszenia p=1% i p=10% na posterunkach wodowskazowych,

3. przyjęcie wielkości powierzchni zlewni w profilach charakterystycznych rzeki

(według Mapy Podziału Hydrograficznego Polski” z 2003 roku i „Podziału

Hydrograficznego Polski” z 1983 roku),

4. wyznaczenie wartości przepływów o prawdopodobieństwie przewyŜszenia 1% i 10%

w przekrojach pomiarowych,

5. zaplanowanie, wykonanie (pomiary geodezyjne) i opracowanie kilometraŜu i

przekrojów poprzecznych koryta i doliny rzeki Brdy,

6. przeprowadzenie kalibracji modelu i metod hydrologii stosowanej,

7. wykonanie obliczeń rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o

prawdopodobieństwie przewyŜszenia 1% i 10%,

8. naniesienie na podkładowe mapy topograficzne w skali 1:10000 stref zalewu

odpowiadających wyznaczonym rzędnym zwierciadła wody.

7

Część graficzna opracowania składa się z 24 map granic stref zagroŜenia

powodziowego, profilu podłuŜnego oraz 91 przekrojów poprzecznych.

Mapy zasięgu stref zagroŜenia powodziowego wykonano w programie ArcView.

Podkład mapowy stanowiły mapy topograficzne 1:10000 w układzie 1965 przeliczone do

układu 1992. Zgodnie z wymaganiami Zamawiającego opracowane zostały dodatkowe

wektorowe warstwy tematyczne kilometraŜu, wałów przeciwpowodziowych, budowli

mostowych, wodowskazów i granic gmin.

8

3. Hydrologia rzeki Brdy

3.1.Opis hydrograficzny rzeki Brdy

Brda – lewy dopływ Wisły, wypływa z Jeziora Smołowego, połoŜonego w środkowej

części Pojezierza Bytowskiego w odległości kilku kilometrów na wschód od Miastka, na

wysokości 181 m n.p.m. Długość rzeki wynosi 238 km, powierzchnia jej dorzecza 4661 km2.

Po przepłynięciu przez 5 dalszych jezior prowadzi na południe wąską doliną, pośród

mieszanych lasów i kończy swój górny bieg w jeziorze Szczytno na północnych krańcach

Pojezierza Krajeńskiego. Rzeka w górnym biegu charakteryzuje się znacznym spadkiem.

Środkowy odcinek Brdy wiedzie początkowo ku wschodowi, poprzez ciąg pięknych

rynnowych jezior Równiny Charzykowskiej, a następnie przez Bory Tucholskie, gdzie rzeka

ponownie skręca na południe, do wspaniałego przełomu. Spiętrzona w dolnym biegu tworzy

malownicze Jezioro Koronowskie o dł. 30 km, następnie 2 mniejsze jeziora, przepływa przez

Bydgoszcz i juŜ jako rzeka skanalizowana wpada do Wisły powyŜej Fordonu.

Kompleksy leśne zajmują 36,4 % powierzchni dorzecza Brdy, głównie w części

północnej zlewni oraz w dolinie rzeki od Tucholi do Bydgoszczy. UŜytki rolne stanowią

41,1 % powierzchni zlewnie i dominują w jej południowej części.

Obszar zlewni Brdy został ukształtowany w czasie zlodowaceń czwartorzędowych.

Charakterystycznymi elementami rzeźby terenu są liczne jeziora rynnowe i wytopiskowe,

obszar wydmowe i sandry.

Główne dopływy Brdy wraz z kilometraŜem zostały przedstawione w tabeli 1.

Tabela 1. Główne dopływy rzeki Brdy

Dopływ

Prawy/lewy

Kilometr rzeki

2005 Rzeka Dopływ z jeziora

Zalanego

L 226,715

Rzeka Modra P 208,785

rzeka Ruda P 205,030

Rzeka Dopływ z jeziora

Gwiazda

P 181,230

rzeka Lipczynka P 176,620

9

Rzeka Czerska Struga L 112,050

Rzeka Bielska Struga L 100,305

Rzeka Hozjanna P 91,690

rzeka Kicz P 82,010

rzeka Ruda L 80,640

Rzeka Szumionka L 74,850

rzeka Kamionka P 68,730

Rzeka Bysławska Struga L 68,270

rzeka Sępolna P 63,360

Rzeka Krówka P 60,750

Rzeka Dopływ spod

Bruchniewa

L 57,550

Rzeka Sucha L 55,070

Rzeka Kręgiel L 49,120

Rzeka Stara Brda P 37,04

Rzeka Dopływ

z Gościeradza

P 35,750

Rzeka Kotomierzanaka L 30,490

Rzeka Dopływ z Osielska L 23,720

Kanał Bydgoski P 13,775

10

3.2 Charakterystyczne przepływy (SSQ i SNQ) i stany wody (SSW i SNW) na posterunkach wodowskazowych

Charakterystyki stanów i przepływów dla rzeki Brdy opracowano na podstawie

danych z posterunków sieci pomiarowej Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej.

Dla rzeki Brdy obliczenia hydrologiczne zostały przeprowadzone dla następujących

profilów wodowskazowych (tabela 2):

� Nowa Brda,

� Szczytno,

� Ciecholewy,

� Charzykowy,

� Swornigacie,

� Tuchola,

� Smukała.

Dla kaŜdego z profilów wodowskazowych określono następujące wielkości:

- stany charakterystyczne SSW i SNW (tabela 3),

- przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ (tabela 4),

- stany charakterystyczne SSW, SNW oraz o prawdopodobieństwie przewyŜszenia

1% i 10% (tabela 5),

- przepływy maksymalne roczne o prawdopodobieństwie przewyŜszenia 1% i 10%

(tabela 6).

Wartości stanów charakterystycznych SSW i SNW oraz o określonym

prawdopodobieństwie przewyŜszenia obliczono dla dwóch posterunków:

• Nowa Brda (1986-1992),

• Szczytno (1986-2003),

• Ciecholewy (1986-2003),

• Charzykowy (1960-2003),

• Swornigacie 1960-2003),

• Tuchola (1986-2003),

• Smukała (1986-2003).

11

Wartości przepływów charakterystycznych, a więc średniego SSQ z wielolecia i

średniego niskiego SNQ z wielolecia oraz o określonym prawdopodobieństwie przewyŜszenia

obliczono równieŜ dla dwóch posterunków:

• Nowa Brda (1974-1991),

• Ciecholewy (1961-2003),

• Swornigacie (1974-2003),

• Tuchola (1957-2003),

• Smukała (1965-2003).

PoniŜej przedstawiono posterunki wodowskazowe w sieci pomiarowej IMGW na

Brdzie wykorzystane do charakterystyki hydrologicznej rzeki.

Tabela 2. Posterunki wodowskazowe w sieci pomiarowej IMGW na Brdzie.

Rzeka

Kilometr

biegu rzeki

[km]

Wodowskaz

Powierzchnia zlewni

[km2]

Rzędna zera wodowskazu

Kr86

[m npm]

Brda 215,400 Nowa Brda 112,7 126,67

Brda 190,440 Szczytno 500,6 122,84

Brda 171,380 Ciecholewy 657 120,1

Brda Charzykowy 913,8 119,96

Brda 157,075 Swornigacie 1200,5 117,9

Brda 85,65 Tuchola 2462,2 87,48

Brda 20,85 Smukała 4413,8 39,68

W tabeli 3 i 4 przedstawiono charakterystyczne stany wody oraz charakterystyczne przepływy

na posterunkach wodowskazowych Nowa Brda, Szczytno, Ciecholewy, Charzykowy,

Swornigacie, Tuchola, Smukała.

12

Tabela 3. Charakterystyczne stany wody SSW i SNW na posterunkach wodowskazowych

Nowa Brda, Szczytno, Ciecholewy, Charzykowy, Swornigacie, Tuchola, Smukała.

L.p.

Wodowskaz

Okres

SSW [cm]

Rzędna wody SSW

[m npm]

SNW [cm]

Rzędna wody SNW

[m npm] 1. Nowa Brda 1986-1992 491,43 131,584 484 131,52

2. Szczytno 1986-2003 205 124,89 187 124,71

3. Ciecholewy 1986-2003 138,8 121,48 105 121,15

4. Charzykowy 1960-2003 33,34 120,293 16,44 120,124

5. Swornigacie 1960-2003 230 120,2 212 120,02

6. Tuchola 1986-2003 96,5 88,445 69,5 88,175

7. Smukała 1986-2003 171,5 47,395 121 40,89

Tabela 4. Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ na posterunkach wodowskazowych Nowa

Brda, Ciecholewy, Swornigacie, Tuchola, Smukała.

L.p.

Wodowskaz

Okres

SSQ

[m3/s]

SNQ [m3/s]

1. Nowa Brda 1974-1991 1,037 0,667 2. Ciecholewy 1961-2003 6,229 3,941 3. Swornigacie 1974-2003 10,275 6,607 4. Tuchola 1951-2003 19,511 10,95 5. Smukała 1965-2003 27,284 13,83

13

3.3 Przepływy i stany wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i 10% na posterunkach wodowskazowych

Przepływy maksymalne o określonym prawdopodobieństwie przewyŜszenia

wyznaczono w oparciu o „Zasady obliczania przepływów rocznych o określonym

prawdopodobieństwie przewyŜszenia” autorstwa prof. M. Ozgi-Zielińskiej i zespołu.

Najlepiej dopasowaną funkcją i najbardziej wiarygodną dla odwzorowania rozkładu

maksymalnych przepływów rocznych o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia)

p=1% i 10% jest funkcję rozkładu Weibulla.

Przy wyznaczaniu stanów wody o prawdopodobieństwie występowania

(przewyŜszenia) p=1% i 10% jako najbardziej wiarygodny rozkład przyjęto funkcję wartości

ekstremalnych.

Wyniki obliczeń zostały przedstawione w tabelach 5 i 6.

Tabela 5. Stany o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% na

posterunkach Nowa Brda, Szczytno, Ciecholewy, Charzykowy, Swornigacie,

Tuchola, Smukała.

Wodowskaz

Rzędna zera

wodowskazu

Kr86

[m npm]

Okres

Stan

p=1%

[cm]

Rzędna wody

p=1%

[m npm]

Stan

p=10%

[cm]

Rzędna wody

p=10%

[m npm]

Nowa Brda 126,67 1986-1992 519 131,86 513 131,8

Szczytno 122,84 1986-2003 273,35 125,57 251,48 125,35

Ciecholewy 120,1 1986-2003 284,26 122,94 229,48 122,36

Charzykowy 119,96 1960-2003 107,58 121,04 78,61 120,75

Swornigacie 117,9 1960-2003 285,75 120,75 272,43 120,62

Tuchola 87,48 1986-2003 257,49 90,05 197,63 89,45

Smukała 39,68 1986-2003 300,2 42,68 273,6 42,416

14

Tabela 6. Obliczone przepływy o prawdopodobieństwie wystąpienia (przewyŜszenia) p=1% i

p=10% na posterunkach Nowa Brda, Ciecholewy, Swornigacie, Tuchola,

Smukała.

L.p.

Wodowskaz

Przepływ

Q p=1%

[m3/s]

Przepływ

Q p=10%

[m3/s]

1. Nowa Brda 3,526 2,852 2. Ciecholewy 14,2 11,882 3. Swornigacie 19,812 17,431 4. Tuchola 49,5 38,46 5. Smukała 89,7 73,30

15

3.4. Przepływy o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% na profilach niekontrolowanych W praktyce inŜynierskiej w zaleŜności od połoŜenia przekroju obliczeniowego w stosunku

do przekrojów wodowskazowych stosowana jest metoda interpolacji lub metoda

ekstrapolacji, przy załoŜeniu, Ŝe przyrost zlewni między przekrojem wodowskazowym i

obliczeniowym nie przekracza ±20% w stosunku do powierzchni zlewni w przekroju

obliczeniowym.

Dla profili niekontrolowanych poszczególne wartości przepływów

charakterystycznych (Qmaxp1%, SSQ i SNQ) w profilach kontrolowanych obliczono poprzez

interpolację bądź ekstrapolację wg wzorów:

n

w

owo A

AQQ

∗= (1)

( )112

121 wo

ww

wwwo AA

AA

QQQQ −

−−+= (2)

gdzie

oQ - wartość charakterystyki przepływu w przekroju obliczeniowym,

wQ - wartość charakterystyki przepływu w przekroju wodowskazowym,

oA - wielkość powierzchni zlewni zamkniętej przekrojem obliczeniowym,

wA - wielkość powierzchni zlewni zamkniętej przekrojem wodowskazowym

n - parametr empiryczny.

Do obliczenia wartości przepływów minimalnych i średnich (przekroje

obliczeniowe)przyjęto wartość n = 1, natomiast do obliczenia przepływów maksymalnych i

maksymalnych o określonym prawdopodobieństwie przewyŜszenia przyjęto n = 2/3. Wartość

n<1 przy przepływach maksymalnych wynika z faktu spłaszczania się fali wezbraniowej

przemieszczającej się wzdłuŜ rzeki.

Wyniki obliczeń zostały przedstawione w tabeli 7.

16

Tabela 7. Przepływy o 1% i 10% prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) i przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ obliczone dla przekrojów poprzecznych dla rzeki Brdy.

Miejsce przekroju Qmaxp1% [m3/s]

Qmaxp10% [m3/s]

SSQ [m3/s]

SNQ [m3/s]

Przekrój nr 95 0,38 0,308 0,112 0,072 Przekrój nr 88 2,917 2,361 0,862 0,553 Przekrój nr 84 3,250 2,632 0,960 0,616 Wodowskaz Nowa Brda 3,52 2,85 1,04 0,667 Przekrój nr 77 6,956 5,632 2,26 1,318 Przekrój nr 71 13,366 11,183 5,864 3,709 Wodowskaz Ciecholewy 14,2 11,88 6,23 3,94 Przekrój nr 54 40,615 31,557 16,008 8,985 Przekrój nr 47 46,691 36,277 18,403 10,329 Przekrój nr 42 49,336 38,333 19,445 10,914 Wodowskaz Tuchola 49,5 38,46 19,51 10,95 Wodowskaz Smukała 89,7 73,3 27,284 13,83 Przekrój nr 9 91,415 74,702 28,4 14,094

17

3.5. Obliczenia rzędnych zwierciadła wody

Obliczenia hydrauliczne zostały wykonane przy wykorzystaniu modelu MIKE-11

(Danish Hydraulic Institute) – jednowymiarowy model hydrodynamiczny dla koryt rzecznych

i terenów zalewowych oraz metod hydrologii stosowanej.

MIKE 11 jest inŜynierskim pakietem oprogramowania dla badań symulacyjnych min.

w hydrologii i hydraulice. Model moŜe uwzględniać takŜe wpływ dodatkowych obiektów jak:

zbiorniki retencyjne, budowle wodne, wały przeciwpowodziowe.

Matematyczną aplikację HD charakteryzują głównie równania Saint Venant’a:

0)(

0

22

2

=+∂∂+−+−

=−+

K

QQ

x

zgA

x

A

A

Q

x

Q

A

Q

t

z

A

QB

t

Q

qt

zB

x

QB

∂∂α

∂∂α

∂∂

∂∂

∂∂

∂∂

(3) (4)

Równanie (3) opisuje prawo zachowania masy, a równanie (4) prawo zachowania

pędu.

Przyjęto następujące oznaczenia:

Q - natęŜenie przepływu [m3/s],

t - czas [s],

z - rzędna zwierciadła wody [m],

B - szerokość zwierciadła wody [m],

q - dopływ boczny rozłoŜony na jednostkę długości [m2/s],

A - powierzchnia przekroju czynnego [m2],

& - współczynnik korygujący dla niejednostajnego rozkładu prędkości w przekroju,

g - przyspieszenie ziemskie [m/s2],

K - przepustowość koryta przy jednostkowym spadku [m3/s],

W tabeli 8 zostało przedstawione zestawienie rzędnych zwierciadła wody dla

przepływów o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% i

przepływów charakterystycznych SSQ i SNQ w przekrojach poprzecznych rzeki Brdy.

18

Rzędne zwierciadła wody górnej na budowlach piętrzących ogólnie wyznaczano według

uzgodnień z RZGW:

1. rzędna zwierciadła wody dla przepływu o prawdopodobieństwie przewyŜszenia 1% i 10%

równa maksymalnemu piętrzeniu z pozwolenia wodnoprawnego;

rzędna zwierciadła wody dla przepływu SSQ i SNQ równa rzędnej zwierciadła wody w

dniu pomiaru,

2. w przypadku gdy rzędna pomierzonej wody górnej jest wyŜsza od rzędnej maksymalnego

piętrzenia podanego w pozwoleniu wodoprawnym, przyjmowano:

rz zww dla Q1% = rz zww dla Q10% = rz zww dla SNQ = rz zww dla SSQ = rzędna zww

pomierzona w danym dniu,

3. gdy brak pozwolenia wodnoprawnego i rzędnej maksymalnego piętrzenia przyjmowano

rz zww dla Q1% = rz zww dla Q10% = rz zww dla SNQ = rz zww dla SSQ = rzędna zww

pomierzona w danym dniu.

Tabela 8. Zestawienie rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% i przepływów charakterystycznych SSQ i SNQ w przekrojach poprzecznych rzeki Brdy

Nr przekroju

KilometraŜ [km]

Rzędna zww dla Q1%

[m n.p.m.]

Rzędna zww dla Q10%

[m n.p.m.]

Rzędna zww dla SSQ

[m n.p.m.]

Rzędna zww dla SNQ

[m n.p.m.] 1 1.705 34.320 33.300 29.510 27.830 2 2.370 34.320 33.300 32.170 32.150 3 5.400 34.350 33.350 32.220 32.200 4 7.270 34.389 33.406 32.290 32.208 5 8.250 34.414 33.465 32.362 32.218 6 9.110 34.430 33.511 32.684 32.65 7 10.680 34.475 33.603 32.685 32.683 8 11.990 36.170 36.050 36.000 35.850 9 13.080 36.741 36.549 36.160 36.000 10 14.060 37.199 36.991 36.380 36.160 11 15.550 38.048 37.826 37.000 36.590 12 16.930 38.893 38.671 38.100 37.600 13 18.265 40.337 39.866 39.400 38.900 14 20.580 42.650 42.380 41.390 40.880 15 21.475 43.000 42.850 41.800 41.410 16 23.180 50.000 50.000 49.550 49.500 17 24.680 50.100 50.100 49.660 49.610 18 26.820 50.220 50.200 49.800 49.750 19 30.245 50.270 50.250 49.800 49.750 20 32.565 55.500 55.500 55.450 55.400 21 35.820 55.635 55.600 55.500 55.450 22 37.065 55.700 55.660 55.500 55.450 23 38.540 81.410 81.400 81.320 81.300 24 42.065 81.410 81.400 81.320 81.300

19

25 44.585 81.540 81.500 81.330 81.300 26 49.430 81.540 81.500 81.330 81.300 27 53.890 81.600 81.580 81.340 81.310 28 56.730 81.600 81.580 81.340 81.310 29 62.460 81.650 81.620 81.350 81.330 30 65.040 81.650 81.620 81.360 81.330 31 68.710 81.720 81.700 81.410 81.380 32 71.885 81.720 81.700 81.410 81.380 33 75.065 82.397 82.160 81.782 81.580 34 80.630 85.401 85.281 84.400 84.184 35 84.405 89.050 88.543 87.550 87.234 36 87.450 91.095 90.499 89.490 89.217 37 88.520 91.757 91.260 90.240 90.030 38 90.420 92.672 92.272 91.220 91.000 39 91.465 93.167 92.867 91.880 91.660 40 95.700 95.912 95.526 94.666 94.295 41 97.740 96.364 95.996 95.250 94.810 42 101.815 97.323 97.091 96.422 96.042 43 106.255 99.142 98.857 98.234 97.888 44 111.460 101.180 100.919 100.217 99.976 45 113.420 101.822 101.538 100.987 100.599 46 115.510 102.461 102.164 101.585 101.219 47 117.850 103.372 103.082 102.517 102.138 48 121.135 104.606 104.342 103.765 103.385 49 124.055 105.809 105.527 104.986 104.632 50 126.385 106.684 106.502 106.193 105.996 51 128.900 107.970 107.840 107.600 107.400 52 131.455 108.720 108.580 108.460 108.320 53 133.540 109.790 109.660 109.550 109.490 54 137.695 119.500 119.500 119.540 119.300 55 140.375 119.530 119.530 119.335 119.330 56 148.435 119.650 119.550 119.360 119.360 57 151.625 119.740 119.540 119.400 119.400 58 154.115 120.100 120.000 119.940 119.900 59 156.320 120.850 120.580 120.050 119.970 60 162.920 121.036 120.750 120.293 120.124 61 167.635 121.937 121.690 121.040 120.800 62 171.380 122.36 122.94 121.480 121.150 63 172.555 122.62 123.20 121.903 121.580 64 174.245 122.97 123.49 122.244 121.880 65 176.295 123.29 123.91 122.517 122.150 66 179.420 123.87 124.29 123.570 123.160 67 181.330 124.668 124.357 124.070 123.722 68 182.725 124.810 124.558 124.230 124.180 69 186.485 124.960 124.800 124.630 124.600 70 187.540 125.000 124.900 124.760 124.750 71 190.360 125.570 125.350 124.890 124.710 72 199.705 125.902 125.304 124.990 124.900 73 200.770 126.116 125.870 125.110 125.000 74 203.835 126.230 125.980 125.260 125.170 75 205.770 126.410 126.320 125.440 125.350 76 208.510 129.256 129.067 128.560 128.330 77 212.390 130.160 129.918 129.680 129.375 78 215.425 132.044 131.904 131.679 131.617 79 217.520 133.499 133.350 132.977 132.902 80 219.615 135.657 135.372 135.007 134.91 81 220.700 136.455 136.226 135.789 135.689

20

82 223.085 138.769 138.457 138.077 137.978 83 224.855 140.638 140.376 140.244 140.152 84 228.415 145.444 145.159 144.737 144.676 85 230.280 149.185 149.007 148.600 148.600 86 234.255 153.360 153.210 152.850 152.790 87 235.760 153.940 153.840 153.730 153.700 88 241.100 160.170 160.150 159.980 159.970 89 242.630 167.272 167.189 166.900 166.851 90 243.660 169.781 169.700 169.480 169.450 91 245.145 172.002 171.958 171.792 171.739

Tabela 9. Zestawienie rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie

występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% i przepływów charakterystycznych SSQ i SNQ w przekrojach poprzecznych starego koryta Brdy

Nr przekroju

KilometraŜ [km]

Rzędna zww dla Q1%

[m n.p.m.]

Rzędna zww dla Q10%

[m n.p.m.]

Rzędna zww dla SSQ

[m n.p.m.]

Rzędna zww dla SNQ

[m n.p.m.] 1 0.015 55.700 55.660 55.500 55.450 2 9.790 60.420 60.400 60.300 60.280

21

4. Wyznaczenie przekrojów poprzecznych koryta rzecznego i

przekrojów dolinowych w miejscach charakterystycznych.

Jednym z pierwszych etapów realizacji projektu było wykonanie przekrojów

poprzecznych koryta rzeki w miejscach charakterystycznych wraz z charakterystycznymi

przekrojami dolinowymi oraz, w oparciu o przekroje poprzeczne koryta rzeki, wykonanie

przekroju podłuŜnego rzeki Brdy.

Na rzece wprowadzono nowy kilometraŜ, który został naniesiony na mapy

topograficzne w układzie „1965” w skali 1:10 000.

4.1. Metodyka pomiarów

Wszystkie pomiary hipsometryczne wykonywano w geodezyjnym poziomym układzie

współrzędnych PUWG 1992 i pionowym poziomie odniesienia Kronsztad 86’. Na podstawie

map topograficznych 1:10 000 oraz wizji lokalnej wytyczano w terenie profile przekrojów

hipsometrycznych poprzez stabilizację palikami dwóch punktów wyznaczających profil.

Do pomiarów geodezyjnych wykorzystano stację tachimetryczną NIKON DTM-501 oraz

aparaturę opartą o technikę GPS (Globalny System Pozycyjny). UŜyto odbiorników GPS

Trimble 5700 z anteną Zephyr – odbiornik ruchomy i Zephyr Geodetic – odbiornik bazowy z

radiową transmisją „sygnału korekcyjnego” w czasie rzeczywistym oraz rejestratora GPS

Trimble TSC [ 2, 3, 4, 5 ]. Część pomiarów wykonano pracując w opcji RTK (pomiary w

czasie rzeczywistym), a część wykonując pomiary statyczne w opcji FastStatic

(postprocessing). Zastosowany sprzęt umoŜliwia wykonanie pomiarów z dokładnością

wymaganą przez Instrukcję Techniczną GUGiK G-1-10 oraz pozwala na wykonywanie

pomiarów bez konieczności zakładania sieci poligonów. Współrzędne zastabilizowanych w

terenie punktów określano metodą statyczną GPS. Do pomiarów były uŜywane dwa

odbiorniki TRIMBLE 5700 pracujące w trybie FastStatic. Stacje bazowe ustawiano na

punktach naleŜących do sieci punktów POLREF, których współrzędne w układzie WGS-84 i

„1992” wraz z wysokościami elipsoidalnymi otrzymano z Centralnego Ośrodka

Dokumentacji Geodezyjno-Kartograficznej w Warszawie. Obliczenia na elipsoidzie WGS-84

wykonano przy pomocy oprogramowania TRIMBLE GEOMATICS OFFICE Version 1.61.

RóŜnice wysokości geoidy niwelacyjnej i elipsoidy odniesienia obliczono z modelu „Geoidy

niwelacyjnej 2002” wprowadzonej do stosowania przez Głównego Geodetę Kraju.

22

Wyznaczenie tych róŜnic jest konieczne do przeliczeń wysokości elipsoidalnych do

obowiązującego układu wysokości. Pomiary na przekrojach wykonano przy pomocy stacji

tachimetrycznej NIKON serii DTM-501. Przeliczenia współrzędnych pomiędzy układami

„1965” i „1992” wykonano posługując się oprogramowaniem GEONET_unitrans wersja 8.2.

Obliczenia pikiet wykonano programem WinKalk wersja 3.7.

Pomiary przepływu na wytypowanych profilach zostały wykonane za pomocą

prądomierza akustycznego Workhorse Rio Grande ADCP firmy RD Instruments. Przetwornik

prądomierza doplerowskiego wraz z zintegrowaną z nim anteną GPS holowany był za łodzią

motorową wzdłuŜ profilu.

Do wyznaczenia przepływów uŜywano standardowego oprogramowania WinRiver

firmy RD Instruments.

W kaŜdej sesji pomiarowej wyznaczano aktualną rzędną zwierciadła wody dowiązując

ją stacją tachimetryczną do punktów bazowych o wyznaczonej wysokości.

4.2. Forma przekazania danych Rezultaty prac pomiarowych wykonanych przez Oddział Morski IMGW w Gdyni

przedstawiono w załącznikach zawierających przekroje poprzeczne i podłuŜne

poszczególnych rzek.

Wszystkie tabele, materiał zdjęciowy oraz przekroje poprzeczne i profile podłuŜne

zostały zapisane na dysku CD będącym integralną częścią tego opracowania.

23

5. Wyznaczanie terenów bezpośredniego zagroŜenia powodzią od

wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia)

p=1% i 10% na mapach topograficznych w skali 1:10 000.

Do tworzenia map stref zagroŜenia powodziowego został wykorzystany program Arc

View GIS. Pozwoliło to na stworzenie mapy tematycznej, w której poszczególne elementy

składowe mapy zapisane są w oddzielnych warstwach tematycznych.

5.1 Opracowanie podkładów rastrowych map topograficznych w skali 1:10 000

Ze względu na brak wektorowych map z terenu zlewni Brdy jako podkłady mapowe

wykorzystane do tworzenia warstw tematycznych map zagroŜenia powodziowego rzeki Brdy

wykorzystano rastrowe mapy topograficzne w skali 1:10 000 w układzie "PUWG - 1965.

Obrazy rastrowe zostały zapisane jako monochromatyczne w formacie TIFF z rozdzielczością

300dpi. Schematyczny układ arkuszy map wykorzystanych w opracowaniu przedstawiono na

rys 1.

Obrazy rastrowe zostały przeliczone do układu PUWG-1992 zgodnie z algorytmami

przeliczeniowymi zawartymi w instrukcji "Wytyczne techniczne. G-1.10. Formuły

odwzorowawcze i parametry układów współrzędnych."

Przejścia transformacyjne realizowane były na podstawie następującego schematu:

24

Przy tworzeniu nowych przeliczonych plików wykorzystano metodę interpolacji

najbliŜszego sąsiedztwa. W metodzie tej wartość nowego piksela zostaje przypisana na

podstawie wartości piksela najbliŜszego do transformowanego.

5.2 Opracowanie warstw tematycznych

Na podstawie uzyskanych informacji z róŜnych ośrodków administracji, pomiarów

terenowych, obliczeń hydraulicznych i opracowanych podkładów rastrowych opracowano dla

Brdy następujące warstwy tematyczne:

- kilometraŜ rzeki,

- wodowskazy,

- mosty,

- budowle hydrotechniczne – budowle piętrzące,

- wały przeciwpowodziowe,

- granice gmin,

- strefy bezpośredniego zagroŜenia powodziowego od wody 1% i 10%.

5.3 KilometraŜ

Warstwa kilometraŜu została opracowana w celu właściwego odwzorowania

odległości pomiędzy poszczególnymi przekrojami poprzecznymi. Wyznaczony został poprzez

pomiar odległości w linii nurtu koryta rzeki na podkładach mapowych w skali 1:10 000.

Próby określenia lokalizacji przekroi na podstawie kilometraŜu według ”Podziału

hydrograficznego Polski” IMGW 1983 prowadziły do występowania niewłaściwych

odległości pomiędzy przekrojami. Przyczyny takiego stanu rzeczy upatrywać naleŜy w tym, iŜ

kilometraŜ przedstawiony w „Podziale hydrograficznym Polski” opracowany był na

podstawie map w skali 1:50000.

5.4 Strefy zagroŜenia powodziowego A1 i A10

Rodzaj warstwy – poligon.

Podstawą do wyznaczenia granic stref były punkty pomiarowe przekrojów

poprzecznych oraz podkład mapowy ze szczególnym uwzględnieniem informacji o rzeźbie

terenu doliny rzeki tj. warstwic i pikiet wysokościowych.

PoniewaŜ za podstawę wykreślenia granic przyjęto dane wysokościowe z map

topograficznych w skali 1:10 000, moŜe powodować to niedokładności zasięgu zalewu w

25

stosunku do map bardziej dokładnych (np. map do celów projektowych). W przypadku

wystąpienia w/w niedokładności decyduje rzędna zwierciadła wody. Rzędną moŜna odczytać

z tabeli Brda-przekrój podłuŜny.xls w katalogu „Brda opracowanie” na płycie CD. Rzędne

pomiędzy punktami załamania moŜna obliczać korzystając z metody aproksymacji liniowej

(jest to linia prosta).

5.5 Wodowskazy

Typ warstwy – punkty.

Warstwa lokalizacji posterunków wodowskazowych Instytutu Meteorologii i

Gospodarki Wodnej została opracowana na podstawie danych historycznych IMGW

zweryfikowanych pomiarami terenowymi.

5.6 Budowle hydrotechniczne – budowle piętrzące

Typ warstwy – punkty.

Warstwę lokalizacji budowli piętrzących opracowano na podstawie materiałów

przekazanych przez RZGW Gdańsk, pomiarów terenowych jak równieŜ informacji

pozyskanych w powiatach oraz gminach na terenie, których znajdowały się budowle.

5.7 Budowle mostowe

Typ warstwy – punkty.

Warstwa lokalizacji budowli mostowych opracowana została na podstawie materiałów

przekazanych przez RZGW Gdańsk oraz pomiarów terenowych.

5.8 Wały przeciwpowodziowe

Typ warstwy – linia.

Warstwa lokalizacji wałów przeciwpowodziowych opracowana została na podstawie

„Zestawienia oceny stanu technicznego wałów przeciwpowodziowych” uzyskanych z

WZMiUW województwa warmińsko-mazurskiego.

26

5.9 Gminy

Typ warstwy – linia.

Warstwa granic poszczególnych gmin opracowana zgodnie z obecnie panującym

podziałem administracyjnym. RóŜnica pomiędzy przebiegiem granic gmin na mapach

topograficznych, a wektorową warstwą podziału administracyjnego wynika z wykorzystania

jako źródła danych dla warstwy wektorowej map topograficznych w mniejszej skali tzn. 1:

100 000. Stąd teŜ granice w formie wektorowej nie są tak dokładne jak granice jednostek

administracyjnych przedstawione na podkładowych mapach topograficznych 1:10 000.

Część geometryczna wektorowych warstw tematycznych została uzupełniona o tabele

danych atrybutowych dla poszczególnych obiektów.

Wszystkie warstwy wektorowe zostały zapisane w formacie *.shp (programu

ArcView)

5.10 Wydruki map

Kompozycje map zawierających obrazy rastrowe map topograficznych oraz zestawy

danych wektorowych zostały wydrukowane barwnie. Obszar wydruku map jest zgodny z

obszarem podkładowych map topograficznych w skali 1:10 000.

27

Tabela 10. Wykaz wydrukowanych arkuszy map dla rzeki Brda.

Numer mapy KilometraŜ Rzeki Brda

1 0+000 ÷ 9+000

2 9+000 ÷ 19+000

3 19+000 ÷ 32+000

4 32+000 ÷ 42+000

5 42+000 ÷ 50+000

6 50+000 ÷ 58+000

7 58+000 ÷ 67+000

8 67+000 ÷ 77+000

9 77+000 ÷ 87+000

10 87+000 ÷ 101+000

11 101+000 ÷ 111+000

12 111+000 ÷124+000

13 124+000 ÷ 135+000

14 135+000 ÷ 144+000

15 144+000 ÷ 153+000

16 153+000 ÷ 162+000

17 162+000 ÷ 170+000

18 170+000 ÷ 183+000

19 183+000 ÷ 192+000

20 189+000 ÷ 202+000

20A 192+000 – 195+000

21 202+000 ÷ 213+000

22 213+000 ÷ 224+000

23 224+000 ÷ 235+000

24 235+000 ÷ 245+305

28

29

6. Literatura

1. Bajkiewicz-Grabowska E., Magnuszewski A., Mikulski Z., Hydrometria, PWN,

Warszawa 1993

2. IMPEXGEO, Instrukcja Obsługi Rejestratora GPS Trimble TSCe.

3. IMPEXGEO, Odbiorniki GPS 5700.

4. IMPEXGEO, Oprogramowanie Rejestratora GPS Trimble TSCe Survey Conntroller

v.10.6. Podstawowe informacje uŜytkownika.

5. IMPEXGEO, Oprogramowanie TRIMBLE GEOMATICS OFFICE.

6. IMPEXGEO, TOTAL STATION Seria DTM – 501, Instrukcja obsługi.

7. Kietlińska Z., Walczak S., Miernictwo w Budownictwie Lądowym i Wodnym, WSziP,

Warszawa 1997.

8. Kosiński W., Geodezja, Wyd. SGGW, Warszawa 2002.

9. Nachlik E., Kostecki S., Gądek W., Stochmal R. „Strefy zagroŜenia Powodziowego“

Biuro Koordynacji Projektu Banku Światowego, Wrocław 2000

10. Ozga-Zielińska M., Brzeziński J., Hydrologia stosowana, PWN, Warszawa 1994.

11. Pasławski Z., Metody Hydrometrii Rzecznej, IMGW, WKiŁ, Warszawa 1973.

12. Praca zbiorowa pod kier. Juliusza Stachy, Podział Hydrologiczny Polski, IMGW,

Warszawa 1986.

13. Instrukcja modelu HEC-RAS Hydraulic Reference Manual

30

7. Załączniki

• Profile:

o podłuŜny

o poprzeczne

• Mapy stref bezpośredniego zagroŜenia powodzią na rzece Brdzie

• Opracowanie w formie elektronicznej na płycie CD

Zawartość płyty:

1. Katalog "Brda opracowanie" zawiera podkatalogi:

-Brda poprzeczne a-cad,

-Brda podłuŜne a-cad,

-zdjęcia budowle hydrotechniczne,

oraz pliki w formacie *.xls:

-Brda zestawienie (opis rzeki, kilometraŜ, m. przekrojów, dopływy i odpływy,

budowle hydrotechniczne, budowle opis, wodowskazy, pozwolenia wodnoprawne),

- Brda przekrój podłuŜny,

- Brda profile poprzeczne,

oraz plik w formacie *.doc z opisową częścią projektu

2. Katalog "Warstwy_map" zawiera warstwy wektorowe w formacie *.shp:

- ″gminy92_1_region″ - podział na gminy,

- "mosty" - lokalizacja mostów,

- "budowle piętrzące"- lokalizacja budowli hydrotechnicznych,

- "kilometraŜ 2004" - warstwa punktowa kilometraŜu rzeki,

- "wały" - lokalizacja obwałowań,

- "posterunek wodow" - lokalizacja posterunków wodowskazowych,

- "przekroje wykonane" - lokalizacja punktów pomiarowych przekrojów poprzecznych,

- "woda10%" - tereny o prawdopodobieństwie wystąpienia wody 10%,

- "woda 1%" - tereny o prawdopodobieństwie wystąpienia wody 1%.

3. Katalog "Wydruki" zawiera w podkatalogach ("eps", "jpg") przygotowane do wydruku

kompozycje map w formatach *.eps i *.jpg.

4. Katalog "Rastry" zawiera warstwy rastrowe podkładów topograficznych w formacie *tif.