Centrum Modelowania Powodzi i Suszy

Centrum Modelowania Powodzi i Suszy w Gdyni

Obszar działalności CMPiS w Gdyni (Rys. 1) to zlewnie: rzek przymorza, rzek uchodzących do Zalewu Szczecińskiego, rzek uchodzących do Zatoki Gdańskiej w tym Żuławy Gdańskie, Żuławy Wielkie, rzek uchodzących do Zalewu Wiślanego w tym Żuławy Wielkie, Żuławy Elbląskie, Wisła od Nieszawy do ujścia wraz z prawobrzeżnymi i lewobrzeżnymi dopływami oraz polska strefa przybrzeżna Morza Bałtyckiego,  Zalew Szczeciński i Zalew Wiślany oraz morskie wody wewnętrzne.

Rys. 1. Obszar działalności CMPiS w Gdyni.

Aktualnie CMPiS w Gdyni realizuje prace związane z realizacją II cyklu planistycznego Dyrektywy powodziowej:

- przegląd i aktualizacja WORP,

- przegląd i aktualizacja MZP oraz MRP dla wód śródlądowych,

- przegląd i aktualizacja MZP i MRP dla obszaru we właściwości Urzędu Morskiego w Gdyni

- przegląd i aktualizacja WORP od strony morza w tym morskich wód wewnętrznych.  

Dodatkowo CMPiS w Gdyni bierze udział w realizacji prac Państwowej Służby Hydrologiczno- Meteorologicznej IMGW-PIB, głównie w zakresie modelowania hydraulicznego oraz współpracy z Biurem Prognoz Hydrologicznych. Prowadzi działalność komercyjną, m.in. koncepcje zabezpieczenia przeciwpowodziowego, analizy wpływu planowanych inwestycji na zmiany zagrożenia powodziowego przy wykorzystaniu modelowania hydraulicznego.

CMPiS w Oddziale Morskim w Gdyni realizuje głównie zadania Dyrektywy 2007/60/WE z dnia 23 października 2007r. ws. oceny ryzyka powodziowego i zarządzania nim tzw. „Dyrektywa Powodziowa” oraz zadania związane z modelowaniem hydraulicznym dla cieków oraz akwenów morskich, w tym wewnętrznych wód morskich. W latach 2011-2013 opracowano w ramach I cyklu planistycznego:

1. Wstępną ocenę ryzyka powodziowego (WORP) – do 22 grudnia 2011 r.

2. Mapy zagrożenia powodziowego (MZP) - do 22 grudnia 2013 r.

3. Mapy ryzyka powodziowego (MRP) – do 22 grudnia 2013 r.     

4. Plany Zarządzania Ryzkiem Powodziowym (PZRP) – 22 grudnia 2015 r.    

W celu realizacji m. in. Dyrektywy Powodziowej I cyklu planistycznego w Polsce powstał projekt ISOK–  Informatyczny System Osłony Kraju przed nadzwyczajnymi zagrożeniami, współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka. Wnioskodawcą projektu jest Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej – PIB. Projekt jest realizowany przy współudziale wymienionych niżej instytucji, które wspólnie z IMGW – PIB utworzyły Konsorcjum na rzecz realizacji projektu: Rządowe Centrum Bezpieczeństwa, Główny Urząd Geodezji i Kartografii, Instytut Łączności – Państwowy Instytut Badawczy, Krajowy Zarząd Gospodarki Wodnej. 

 WORP – Wstępna Ocena Ryzyka Powodziowego ma na celu oszacowanie skali zagrożenie powodziowego dla obszarów dorzeczy oraz identyfikacje znaczącego ryzyka powodziowego na tych obszarach. Informacje te posłużyły do wskazania (Rys. 2) obszarów narażonych na niebezpieczeństwo powodzi (ONNP) na których istnieje znaczące ryzyko powodziowego lub wystąpienie znaczącego ryzyka  jest prawdopodobne, wraz z odcinkami rzek dla których zostaną opracowane mapy zagrożenia powodziowego oraz mapy ryzyka powodziowego.  

Rys. 2. Mapa obszarów narażonych na niebezpieczeństwo powodzi - woj. pomorskie.

 MZP - Mapy zagrożenia powodziowego zostały opracowane dla obszarów narażonych na niebezpieczeństwo powodzi  (ONNP) wskazanych w WORP. Podstawą opracowania obszarów zagrożenia powodziowego na MZP było modelowanie hydrauliczne. W ramach tego działania zostały zbudowane modele hydrauliczne na podstawie danych: geodezyjnych, topograficznych, batymetrycznych, hydrologicznych, meteorologicznych. Modelowania hydrauliczne wykonano przy wykorzystaniu modeli hydrodynamicznych MIKE firmy DHI: jednowymiarowych 1D (MIKE 11), dwuwymiarowych 2D (MIKE21), hybrydowych 1D/2D (MIKE FLOOD) dla trzech podstawowych scenariuszy powodziowych głównie dla warunków ruchu nieustalonego:

• niskie prawdopodobieństwo wystąpienia powodzi 0,2% (raz na 500 lat),
• średnie prawdopodobieństwo wystąpienia powodzi 1% (raz na 100 lat),
• niskie prawdopodobieństwo wystąpienia powodzi 10% (raz na 10 lat).

Przeprowadzono również modelowanie dla scenariusza zniszczenia lub awarii wałów przeciwpowodziowych oraz zniszczenia lub uszkodzenia budowli ochronnych pasa technicznego.

Budowa modelu obejmowała wszystkie etapy, w przypadku modelu 1D począwszy od schematyzacji (Rys. 3) sieci rzecznej (lokalizacja wałów, nasypów i innych budowli mających wpływ na kierunek przepływu wody w dolinie), w przypadku modeli 2D przygotowanie rastra obliczeniowego, poprzez implementację geometrii koryta i doliny cieków z wykorzystaniem numerycznego modelu terenu, implementację budowli hydrotechnicznych i komunikacyjnych (Rys. 4), określenie współczynników szorstkości Manninga dla doliny cieku na podstawie BDOT, ortofotomap i innych materiałów i określenie wstępnych współczynników szorstkości koryt cieków na podstawie pomiarów geodezyjnych i innych materiałów, określenie warunków brzegowych na podstawie obliczonych danych hydrologicznych dla przekrojów kontrolowanych (wodowskazowe) oraz przekrojow niekontrolowanych. Modele hydrauliczne podlegały również procesowi kalibracji i weryfikacji.  Natomiast wyniki obliczeń modelowych podlegały obróbce wyników w wyniku której otrzymuje się numeryczny model Powierzchni wody oraz raster głębokości wody. W wyniku modelowania dwuwymiarowego, oprócz rzędnych zwierciadła wody o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia, ustalane są dodatkowo parametry: punktowe prędkości i kierunki przepływu, rozkład głębokości, podział przepływu w korycie i na terenach zalewowych.

Rys. 3. Schematyzacja sieci rzecznej.

Rys. 4. Implementacja budowli hydrotechnicznych oraz komunikacyjnych

Rys. 5. Określenie współczynników szorstkości

Wyznaczone zasięgi stref zagrożenie powodziowego przedstawiane są na mapach w Państwowym Układzie Współrzędnych Geodezyjnych „1992”, w Europejskim Układzie wysokości Kronsztad 86, przy wykorzystaniu  systemu informacji geograficznej (GIS), w programie ArcGIS (Rys. 6).

 

Rys. 6. Mapa zagrożenia powodziowego

 Mapy ryzyka powodziowego  zostały przygotowane w dwóch zestawach tematycznych:

1. Mapę ryzyka powodziowego przedstawiającą zagrożenie dla ludności oraz potencjalne straty powodziowe;
2. Mapę ryzyka powodziowego przedstawiającą użytkowanie terenu oraz obszary i obiekty o szczególnym znaczeniu kulturowym, przyrodniczym i gospodarczym

Rys. 7. Mapa ryzyka powodziowego.
Na podstawie MZP i MRP, CMPiS w Gdyni wraz z konsorcjantami brało udział w opracowaniu dla swojego obszaru Planów Zarządzania Ryzykiem Powodziowym. Celem PZRP jest obniżenie strat powodziowych poprzez ograniczenie potencjalnych  negatywnych skutków powodzi dla życia i zdrowia ludzi, środowiska, dziedzictwa kulturowego oraz działalności gospodarczej dzięki realizacji wybranych działań służących zmniejszeniu zagrożenia powodziowego. PZRP opracowano dla dorzecza Wisły Odry, Pregoły oraz w 9 regionach wodnych.