POWÓDŹ

POWÓDŹPOWÓDŹ

Akademia Rolnicza w KrakowieAkademia Rolnicza w KrakowieKatedra Inżynierii WodnejKatedra Inżynierii Wodnej

Dokumentacja fotograficznaDokumentacja fotograficzna

Wiosenne wezbranie na NidzieWiosenne wezbranie na Nidzie

Rozlewisko w UmianowicachRozlewisko w Umianowicach

Efekty przejścia wezbrania katastrofalnego Efekty przejścia wezbrania katastrofalnego Targaniczanka 2005r.Targaniczanka 2005r.


Strefy zagrożenia powodziowegoStrefy zagrożenia powodziowego


Plany zagospodarowania przestrzennego są podstawowym instrumentem wspomagającym ochronę przed powodzią w zakresie kształtowania zagospodarowania na terenach zagrożonych oraz delimitacji terenów umożliwiającej lokalizację obiektów ochronnych: zbiorników retencyjnych, wałów przeciwpowodziowych.



Na etapie opracowania planów zagospodarowania przestrzennego, studium zagrożenia powodziowego zawierać powinno:

- warunki wyjściowe i ograniczające dla formułowania wytycznych w zakresie planowania przestrzennego,

- sformułowanie w danej jednostce administracyjnej:koncepcji ograniczania skutków powodzi będącej integralną częścią uwarunkowań iplanu ochrony przed powodzią.

Etapy i zakres studium zagrożenia Etapy i zakres studium zagrożenia powodziowegopowodziowego


Studium zagrożenia powodziowego, wykonywane po raz pierwszy w pełnym zakresie winno obejmować dwa etapy opracowania:

- wstępny, umożliwiający identyfikacje wszystkich zagadnień istotnych (na podstawie jakościowego i ilościowego rozpoznania problemu),

- zasadniczy, obejmujący pogłębioną ilościową analizę zagrożenia powodziowego, wynikającą z wstępnego rozpoznania problemu.

Etapy realizacji studium zagrożenia Etapy realizacji studium zagrożenia powodziowegopowodziowego


Wstępne studium zagrożenia powodziowego obejmuje następujące etapy pracy:

1. Wykonanie obliczeń hydraulicznych dla wyodrębnionych odcinków rzeki (potoku), identyfikujące współczynniki oporu przepływu w korycie głównym i na terasach zalewowych. Identyfikacja winna być przeprowadzona dla danych hydrologicznych odniesionych do przepływów powodziowych z przedziału niskie - średnie.

2. Wykonanie wstępnych obliczeń hydraulicznych identyfikujących opory przepływu w korycie głównym i na obszarach zalewowych, zasięg zalewu i inne lokalne charakterystyki hydrauliczne, na podstawie udokumentowanych śladów dotychczasowych powodzi. Dotyczy to także identyfikacji miejsc potencjalnego spływu stokowego na podstawie dokumentacji osuwisk, uszkodzeń dróg, przepustów i mostów oraz innych lokalnych, udokumentowanych zdarzeń.

3. Wykonanie wstępnych obliczeń hydraulicznych identyfikujących profil zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie wystąpienia p=1% oraz 10% w rzekach lub zasięg spływu powierzchniowego - przepływu w potokach i na stokach, zgodnie z przyjętymi zasadami doboru przepływu miarodajnego. Obliczenia te należy poprzedzić wstępną analizą długości drogi przepływu pomiędzy przekrojami pomiarowymi.

4. Wyznaczenie w oparciu o podkłady mapowe zasięgów zalewów powodziowych na podstawie określonych profili zwierciadła wody, a następnie weryfikacja:

- długości drogi przepływu pomiędzy przekrojami pomiarowymi,- zasięgu koryta wielkiej wody, - oporów przepływu i obszarów retencji w terenach zabudowanych podlegających zalaniu,- zakresu opisu dolinowych przekrojów poprzecznych, do odwzorowania obszaru przepływu oraz obszaru zalewu,- opisu geometrii i konstrukcji mostowych w obrębie koryta wielkiej wody,- zagospodarowania zlewni lub jej części i warunków odpływu powierzchniowego.

Pogłębione studium zagrożenia Pogłębione studium zagrożenia powodziowegopowodziowego


Na podstawie charakterystyk przepływu (głębokość zalewu, prędkość przepływu) określić należy odpowiadające im granice stref: A0, A10 oraz wewnętrzną granicę w strefie ASW. Należy to zrobić na bazie podkładów mapowych lub na bazie numerycznego modelu terenu. W tym celu, po zlokalizowaniu punktów granicznych w przekrojach poprzecznych, należy dokonać interpolacji izolinii określających granice poszczególnych stref na długości cieku.



STREFA A1STREFA A1STREFA A0STREFA A0STREFA A10STREFA A10STREFA ASWSTREFA ASW



Schemat strefy zalewu



Należy uwzględnić:

- zastosowanie dwuwymiarowego modelowania przepływu w wybranych obszarach zasięgu zalewu powodziowego, w przypadku gdy składowe poprzeczne wektora prędkości przepływu są istotne i porównywalne co do wartości ze składowymi podłużnymi; wyboru takiego obszaru i sposobu rozwiązania tego problemu dokonuje specjalista z zakresu hydrauliki przepływu,

- zastosowanie modeli przepływu nieustalonego, np.: do analizy awarii wału przeciwpowodziowego lub innych uzasadnionych przypadków; przypadki te obejmują także zagadnienia obwiedni stanów i przepływów maksymalnych w ocenie zasięgu strefy zagrożenia przy spływie stokowym lub odpływie systemem potoków ze zlewni.



Po zamknięciu wszystkich obliczeń należy sporządzić, i udokumentować raport - integralną część dokumentacji, w zakresie wyznaczenia stref zagrożenia powodziowego, powinien on zawierać:- opis warunków lokalnych w zakresie uzasadniającym przyjęte podejście do określenia rodzaju i metodologii wyznaczenia stref zagrożenia powodziowego,- definicję stref zagrożenia powodziowego,- opis metodologii ich określenia,- dokumentację informacji wyjściowych służących identyfikacji parametrów oraz warunków dodatkowych, istotnych dla wyników obliczeń,zakres przeprowadzonych prac i prezentację ich wyników.

Zakres studium zagrożenia powodziowegoZakres studium zagrożenia powodziowego


Studium zagrożenia powodziowego powinno obejmować trzy opracowania:

1 .Raport o zagrożeniu powodziowym.2. Określenie stref zagrożenia powodziowego.3. Wnioski do programu ochrony przed powodzią.



Część I studium na podstawie istniejących dokumentów oraz terenowej inwentaryzacji zagrożenia powodziowego i obejmować ma następujące elementy:

- charakterystykę hydrologiczną,- opis istniejącej osłony przeciwpowodziowej,- ocenę istniejącego systemu ochrony przed powodzią:

inwentaryzację obiektów ochrony przeciwpowodziowej, ocenę koryt rzecznych, obwałowań, urządzeń odprowadzających wodę, inwentaryzację skutków i ocenę dotychczasowych powodzi, (brak odpowiedniej przepustowości koryt rzek, zły stan techniczny wałów, niedrożność systemu kanalizacyjnego, inne przyczyny),

- ocenę zabudowy dolin rzecznych,- ocenę wpływu eksploatacji górniczej.



Część II studium jest przedmiotem niniejszego opracowania i winna zawierać:

a) specyfikację strefy zagrożenia powodziowego wraz z jej strukturą,

b) zasady i podstawy określania strefy i jej struktury,c) odwołanie się do archiwalnej dokumentacji technicznej

(wyników obliczeń hydraulicznych),d) graficzną prezentację strefy i jej struktury na podkładach w

skali l: 10 000.



Część III studium powinna obejmować:- ocenę zakresu i skutków zagrożenia powodziowego, wykonaną

na podstawie części pierwszej i drugiej,- graficzną prezentację obiektów wodnych, atrybutów,

lokalizacji, zagrożeń powodziowych,- specyfikację potrzeb w zakresie modernizacji infrastruktury

przeciwpowodziowej oraz inżynierskiej w aspekcie obniżenia zagrożenia powodziowego,

- ocenę możliwości podniesienia retencyjności obszaru, w tym możliwości zalania niecek obniżeń terenowych,

- specyfikację przedsięwzięć dla ograniczenia zagrożenia powodziowego, w tym: proponowane ograniczenia w rozwoju zabudowy, hierarchizację działań technicznych, propozycje w zakresie rozwiązań na przykład w skali powiatu lub regionu.

Rodzaj i zakres materiałów wyjściowych do Rodzaj i zakres materiałów wyjściowych do planowania i określania stref zagrożenia planowania i określania stref zagrożenia

powodziowegopowodziowego


Dane opisowe dotyczące powodzi winny obejmować następujące grupy zagadnień:

- opis przyczyn powstawania powodzi,- zebranie i selekcję materiałów dokumentujących

dotychczas występujące powodzie i wezbrania oraz ich skutki - w ujęciu lokalnym (miejsca zagrożenia, ich rodzaje, ocena przyczyn zagrożenia, dokumentacja skutków).




Wyniki analiz hydrologicznych winny obejmować:- Opis sieci rzecznej badanego obszaru.- Identyfikację pozostałych akwenów.- Charakterystyki hydrologiczne w następujących

przekrojach sieci rzecznej:- wodowskazowych na rzekach i potokach,- przekrojach węzłowych systemu rzecznego,- przekrojach stopni wodnych i zapór,- wyznaczonych przekrojach odpływu ze zlewni,

reprezentatywnych dla oceny zagrożeń w wyniku intensywnego spływu w określonych obszarach zlewni.




Charakterystyki te obejmują wartości natężenia wysokich przepływów o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia, czyli Q1%, Q5%, Q10% dla rzek i potoków, a ponadto:

- wartości przepływu miarodajnego i kontrolnego dla wałów,- wartości opadu rzeczywistego oraz opadu o określonym

prawdopodobieństwie występowania,- natężenia przepływu oraz stany odpowiadające ostatnim powodziom,- krzywe konsumcyjne w przekrojach budowli wodnych,- aktualne, geodezyjne pomiary przekrojów wodowskazowych, -

uwarunkowaną lokalnie i regionalnie interpretację danych opadowych,

- interpretację zasad bilansowania przepływów wysokich, prawdopodobnych w obszarach węzłowych rzek.




Materiały podkładowe konieczne do analizy obejmują:- Mapy w skali 1:10 000 - w postaci graficznej lub numerycznej NMT.- Przekroje poprzeczne rzek i potoków w granicach potencjalnych

zalewów.- Mapy zasadnicze i inne podkłady geodezyjne (1:2000, 1:1000),

materiały podkładowe służb wodnych i ich inspektoratów, (korony wałów przeciwpowodziowych), identyfikację zagospodarowania przestrzennego na tle układu wysokościowego.

- Identyfikację zagospodarowania potencjalnego obszaru zalewu z określeniem jego rodzaju i parametrów.

- Parametry przekrojów mostowych.- Identyfikację ilościową skutków dotychczasowych powodzi, w tym

głębokości oraz zasięgi zalewów i podtopień.

Charakterystyki obliczenioweCharakterystyki obliczeniowe


Qkat – znany największy przepływ, m3s-1,Qbrzeg – przepływ brzegowy lub średnim z wielolecia,A – powierzchnia zlewni, km2.

AQ

QQp

śr

brzegkatp

Potencjał powodziowy

Charakterystyki obliczenioweCharakterystyki obliczeniowe


Qp, Hp – przepływ i stan wielkiej wody o prawdopodobieństwie 1% lub 0,1 %,

Qbezp – przepływ bezpieczny,Hmin – najniższy stan wody,A – powierzchnia zlewni,I - spadek bezwzględny, - współczynnik zagospodarowania doliny; przyjmuje się od 1 do 10

zależnie od wartości terenu.

Miernik powodziowy

IHHAQOM pbezpp min

Model Obliczeniowy HEC-RASModel Obliczeniowy HEC-RAS


Oprogramowanie HEC—RAS należy do rodziny HEC (HEC1, HEC2 HEC-RAS) i jest powszechnie stosowane w Europie. Merytorycznie jest oparte na najwyższym standardzie, a ponadto należy do kategorii public-domain. Ważnym zagadnieniem w ochronie przeciwpowodziowej jest wyznaczenie stref zalewu. Konieczne jest opracowanie map zalewów powodziowych dla powodzi miarodajnej, za którą zwykle uważa się wodę o prawdopodobieństwie przewyższenia Q1% i Q10%.



HEC—RAS jest modelem opracowanym przez US Corps of Engineers i przetestowanym w latach osiemdziesiątych w bardzo szerokim zakresie. Model ten odwzorowuje ustalony przepływ we wszystkich możliwych przypadkach:

a) zabudowa koryt: wały przeciwpowodziowe, jazy i stopnie, mosty wysokie i niskie, przepusty,

b) zmienny kształt doliny rzecznej i koryta głównego, opisywany przekrojami poprzecznymi, które można dowolnie zagęszczać na żądanie użytkownika,

c) zróżnicowane długości drogi przepływu na terasach zalewowych i w korycie głównym,

d) transport rumowiska wleczonego i unoszonego.



Program ten bazuje na wzorze Chezy:

C – współczynnik prędkości Rh - promień hydrauliczny, U - obwód zwilżony, Sf – spadek.



Po wyrażeniu współczynnika prędkości wzorem Manninga otrzymamy:

C – współczynnik prędkości Rh - promień hydrauliczny, U - obwód zwilżony, Sf – spadek.



Metoda obliczania energii

gdzie:

L - reprezentuje średnią ważoną odległość między przekrojami, SF - reprezentuje spadek tarcia pomiędzy dwoma przekrojami C - jest współczynnikiem kontrakcji lub dyfuzji w zależności od kształtu strumienia w planie



Zastosowanie zasady zachowania energii



Obliczenie objętości przepływu przypadającej na daną część poprzecznego przekroju przepływu odbywa się poprzez moduł przepływu K.



Obliczenie wartości współczynnika α

N - jest liczbą części koryta zgodną z przyjętą koncepcją podziału przekroju poprzecznego



Lokalne wartości modułu przepływu, dla danego obszaru przepływu w przekroju poprzecznym obliczone są według wzoru Manninga:



Profil podłużny

Pole powierzchni przekroju zwierciadła wody



SzerokośćZmienność liczby Froude`a

Przebieg zmian spadku



Przekrój poprzeczny

WynikiWynikiZalew delty środkowej wodą QZalew delty środkowej wodą Q50%50%=130 m=130 m33/s dla czterech wariantów /s dla czterech wariantów oporu przepływuoporu przepływu

WynikiWynikiZalew delty środkowej rzeki Nidy wodą QZalew delty środkowej rzeki Nidy wodą Q1%1%=375 m=375 m33/s dla czterech /s dla czterech różnych wariantów oporu przepływuróżnych wariantów oporu przepływu

MetodykaMetodyka• Na mapie numerycznej założono 18 przekrojów poprzecznych od km Na mapie numerycznej założono 18 przekrojów poprzecznych od km 67+460 do km 78+477 charakteryzujących powierzchnię delty 67+460 do km 78+477 charakteryzujących powierzchnię delty środkowejśrodkowej

•korzystając z programu Auto Cad odczytano współrzedne punktów korzystając z programu Auto Cad odczytano współrzedne punktów wysokościowych doliny zalewowej w danym przekrojuwysokościowych doliny zalewowej w danym przekroju

•średnia odległość między przekrojami wyniosła 648 mśrednia odległość między przekrojami wyniosła 648 m

•na podstawie „Profilu regulacji rzeki Nidy” założono kształt koryta rzeki na podstawie „Profilu regulacji rzeki Nidy” założono kształt koryta rzeki jako trapezowy o nachyleniu skarp 1:2jako trapezowy o nachyleniu skarp 1:2

•wyznaczono profil podłużny dna rzeki wraz założonymi głębokościami wyznaczono profil podłużny dna rzeki wraz założonymi głębokościami korytakoryta

Symulacja Symulacja przejścia przejścia

wezbraniawezbrania


KONIECKONIEC


POWÓDŹ

Documents

Transcript of POWÓDŹ