Warszawa ul.wojciechowskiego 37/4 Tel/fax Nip

Transkrypt

1 Zbigniew Bartosik Specjalistyczna Pracownia Projektowa WAGA-BART Warszawa ul.wojciechowskiego 37/4 Tel/fax Nip wagabart@poczta.onet.pl pko bp v o/w-wa Przebudowa układu hydrologicznego obejmującego Potok Służewiecki i Rów Wolica w celu zabezpieczenia przeciwpowodziowego rejonu dolnego biegu Potoku Służewieckiego

2 Plan prezentacji: 1. Określenie przedmiotu opracowania 2. Materiały wyjściowe do opracowania 3. Charakterystyka stanu istniejącego 4. Model hydrologiczny 5. Modele hydrauliczne 6. Określenie klasy budowli hydrotechnicznej 7. Analiza funkcjonowania kolektora deszczowego w ul. Płaskowickiej i knanału w ul.ciszewskiego 8. Weryfikacja koncepcji z 2004 r. 9. Wariantowe rozwiązania techniczne. 10. Koszty inwestycji. 11. Wnioski i zalecenia wynikające z opracowania

3 Określenie przedmiotu opracowania Przedmiotem opracowania jest kompleksowa koncepcja programowa o charakterze studialno-analitycznym, która pozwoli na podjęcie decyzji odnośnie przebudowy, rozbudowy lub budowy nowych elementów istniejącego układu hydrologicznego, w celu ochrony przeciwpowodziowej rejonu dolnego biegu Potoku Służewieckiego. Zakres terytorialny opracowania obejmuje rejon spływu powierzchniowych wód opadowych i roztopowych do Potoku Służewieckiego od jego przejścia przez teren Wyścigów Konnych przy ul. Bokserskiej (poniżej ul. Wyścigowej) do ujścia do Jez. Wilanowskiego oraz jego dopływów.

4 Zlewnia Potoku Służewieckiego Powierzchnia zlewni 53,64 km2

5 Materiały wyjściowe 1. Ortofotomapa. 2. Numeryczny model terenu 3. Mapa kanalizacji ogólnospławnej oraz deszczowej dla południowych dzielnic Warszawy 4. Przekroje poprzeczne koryta i doliny Potoku Służewieckiego 126 szt. 5. Przekroje poprzeczne koryta i doliny Rowu Wolica 40 szt. 6. Inwentaryzacja budowli komunikacyjnych 41 szt. 7. Inwentaryzacja budowli wodnych 3 szt.

6 Charakterystyka cieku objętego opracowaniem 1. Długość Potoku Służewieckiego objęta opracowaniem 6,585 km 2. Długość Rowu Wolica objęta opracowaniem 2,315 km szt. Wylotów do Potoku Służewieckiego 4. W zlewni Potoku Służewieckiego, wyłączając lotnisko Okęcie, teren o powierzchni 19,95 km2 jest odwadniany kanalizacją deszczową, co stanowi 37 % powierzchni zlewni, długość kanałów deszczowych wynosi 220,7 km.

7 Model hydrologiczny Dla celu określenia charakterystyk hydrologicznych opisujących zlewnię Potoku Służewieckiego, takich jak: przepływy maksymalne prawdopodobne oraz hydrogramy wezbrań, posłużono się kanadyjskim modelem koncepcyjnym Otthymo typu opad odpływ. Jest to model konceptualny opracowany specjalnie dla niekontrolowanych zlewni obszarów zurbanizowanych. Parametry modelu identyfikowane są na podstawie wzorów empirycznych i pomiarów charakterystyk fizycznych obszaru zurbanizowanego. W modelu przyjmuje się, że zlewnia składa się z obszarów należących do trzech kategorii: A obszary o powierzchni przepuszczalnej, B obszary o powierzchni nieprzepuszczalnej, z których woda odprowadzana jest bezpośrednio do cieku za pośrednictwem kanalizacji deszczowej, C obszary o powierzchni nieprzepuszczalnej, z których woda deszczowa spływa na obszary przepuszczalne należące do kategorii A.

8 Wyniki obliczeń modelu Ciek Przekrój Lokalizacja Pow zlewni Prawdopodo bieństwo Wysokość opadu Czas trwania opadu Model Otthymo Banasik [5] Przepływ Objętość fali Przepływ Rów Wolica Potok Służewiecki Potok Służewiecki km cieku km 2 % mm min m 3 /s tys. m 3 m 3 /s 50 30, , VI , , , , , , VIII , , , , , , X , , , , ,

9 Hydrogram dla fali o prawdopodobieństwie 1% km 0+000

10 Modele hydrauliczne 1. Model Hec-Ras wersja 4.1 US Army Corps of Engineers moduł przepływu ustalonego dla określenia przepływu dla wody brzegowej i kalibracji modelu; moduł przepływu nieustalonego dla analizy transformacji fali powodziowej na długości cieku 2. Model SWMM (Storm Water Management Model) w wersji , opracowany przez Agencję Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych (U.S. Environmental Protection Agency - EPA) Zastosowanie tego modelu umożliwiło analizę w dowolnym punkcie zlewni procesów hydrologicznych (opadów, odpływu, retencji, infiltracji) oraz hydraulicznych warunków przepływu w przewodach sieci kanalizacyjnej (z uwzględnieniem pracy pod ciśnieniem) i korytach otwartych, jak również transformacji przepływów przez zbiorniki, przepusty i urządzenia do regulacji przepływu.

11 Pomiar przepływu i kalibracja modelu Pomiar przepływu wykonano w trakcie wezbraniu w dniu r. Lokalizacja przekroju ul. Arbuzowa (3-ci mostek) Przekrój na wysokości ul. Rosoła km. Q[m 3 /s] , ,77 Wykonane pomiary geodezyjne, pomiary niwelacji zwierciadła wody i pomiary przepływu w czasie przejścia wód wielkich posłużyły do kalibracji modelu. Na ich podstawie dokonano doboru współczynników szorstkości koryta, które zawierają się w przedziale od 0,03 do 0,04 m^-1/3 s

12 Koryto Potoku wzdłuż ul. Wilanowskiej w trakcie pomiaru przepływu

13 Przepływ dla wody brzegowej Potoku Służewieckiego na odcinku Lp. Wyszczególnienie odcinka Potoku Przepływ brzegowy [m 3 /s] 1 km teren parku Muzeum w Wilanowie km od. Ul. St. K. Potockiego do ul. Przyczółkowej km od ul. Przyczółkowej do ul. Rzeczypospolitej km od ul. Rzeczypospolitej do ul. Arbuzowej km od ul. Arbuzowej do ul. Fosa km od ul. Fosa do ul. Dolinka Służewiecka km od ul. Dolinka Służewiecka do ul. Nowoursynowskiej km od ul. Nowoursynowskiej do kładki poniżej ul. KEN km od kładki poniżej ul. KEN do ul. Puławskiej km od ul. Puławskiej do ul. Rzymowskiego (Staw Służewiecki) 3 11 km od ul. Rzymowskiego do ul. Wyścigowej 7.5

14 Przejście fali powodziowej doliną Potoku Służewieckiego tabela przepływów i objętości fali Przekrój Lokalizacja Pow zlewni Prawdopod obieństwo Czas trwania opadu Przepływ Objętość fali km cieku km2 % min m 3 /s tys. m 3 I V VIII X ,

15 Przejście fali powodziowej doliną Potoku Służewieckiego hydrogramy dla przepływu o prawdopodobieństwie 1%

16 Obszar zagrożony zalewem wodą o prawdopodobieństwie 1% F=1,6 km2

17 Klasa III ważności budowli hydrotechnicznej Klasę budowli hydrotechnicznej wg rozporządzenia Ministra Środowiska z 20 kwietnia 2007r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne i ich usytuowanie ustala się na podstawie wielkości obszaru chronionego, który określony jest, jako ten, który przed obwałowaniem ulegał zatopieniu wodami o prawdopodobieństwie p=1%. Prawdopodobieństwo pojawiania się przepływów miarodajnych i kontrolnych dla budowli klasy III posadowionych na podłożu łatwo rozmywalnym, zbudowanym z gruntów nieskalistych, rumoszu skalnego lub miękkich skał oraz wszystkich budowli ziemnych, ale bez wałów przeciwpowodziowych Przepływ Prawdopodobieństwo pojawienia się p% Miarodajny Qm 0,5 Kontrolny Qk 0,2 Prawdopodobieństwo pojawiania się przepływów miarodajnych i kontrolnych dla pozostałych budowli klasy III w tym dla wałów przeciwpowodziowych Przepływ Prawdopodobieństwo pojawienia się p% Miarodajny Qm 2 Kontrolny Qk 1

18 Retencja kanałów w ul. Płaskowickiej i ul. Ciszewskiego Na podstawie inwentaryzacji sieć kolektora w ul. Płaskowickiej i Ciszewskiego ustalono, że objętość kanałowa wynosi odpowiednio m 3 i 978 m 3 Stosunek objętości fali wezbraniowej do pojemności kanałów Prawdopodobieństwo opadu [%] Objętość fali [m 3 ] V fali /V retencja kanałowa [%] % % % % %

19 Ocena zastosowania regulatorów przepływu Obliczenia zdolności retencyjnej wykonano z wykorzystaniem skalibrowanego modelu SWMM (model opisano w rozdziale powyżej). Analizę możliwości redukcji przepływów maksymalnych o prawdopodobieństwach wystąpienia p = 50, 10 i 2%, wykonano dla dwóch zlewni cząstkowych Kanału Wolica, poprzez zastosowanie kryzy (zwężki) na odcinku ujściowym kolektorów zlokalizowanych w tych zlewniach wzdłuż ulic Ciszewskiego i Płaskowickiej Prawdopodobieństwo Średnica kryzy Przepływ bez kryzy Przepływ z kryzą Przepływ z kryzą ϕ1,08 [%] [m] [m 3 s -1 ] [m 3 s -1 ] [m 3 s -1 ] 50 0,66 8,00 3,12 6, ,88 9,77 5,28 6,98 2 1,08 11,96 7,58 7,58

20 Hydrogramy przepływu o prawdopodobieńswie 50 % bez kryzy i z kryzą 1,08 m i 0,66 m

21 Analiza retencjonowania wód Potoku Służewieckiego Na podstawie Numerycznego Modelu Terenu określono możliwości retencyjne wód Potoku, poniżej krzywe pojemności Krzywa retencyjności Księżego Stawu

22 Krzywa retencyjności terenu nieużytkowanego wzdłuż ul. Przy Grobli

23 Krzywa retencyjności rezerwatu Skarpa Ursynowska

24 Weryfikacja wariantu IV Koncepcji programowoprzestrzennej odprowadzania wód ze zlewni Potoku Służewieckiego w Warszawie Tadeusz Sieradz Rozwiązania techniczne wariantu IV przewidują wykonanie: 1. Przebudowę koryta Potoku Służewieckiego na odcinku od ul. Dolinka Służewiecka do ujścia Kanału Wolica, długości 800 m. Projektowana szerokość dna 6,5 m, nachylenie skarp 1:2, spadek Wykonanie budowli rozrządowej w rejonie ujścia Kanału Wolica. Przepust wyposażony w zamknięcia Ø 1,2 m. 3. Przebudowa koryta Rowu Wolica. Odwrócenie biegu rowu. Spadek dna 0,5, szerokość dna 9,5 m, nachylenie skarp 1:2. 4. Budowa zbiornika wyrównawczego w rejonie ulicy Płaskowickiej. Powierzchnia 2,0 ha, głębokość 5,0 m. 5. Budowa Kanału ulgi od zbiornika wyrównawczego do Jez. Powsinkowskiego. Szerokość dna 4,0 m, nachylenie skarp 1:2, średnia głębokość 1,5 m. 6. Budowa pompowni w rejonie ul. Płaskowickiej. Wydatek 5,0 m 3 /s. 7. Budowa stalowych rurociągów tłocznych 2xØ1200 mm

25 Przepływ o prawdopodobieństwie 2% - budowla rozrządowa km wariant IV Opis Czas trwania opadu Przepływ Objętość fali Przepływ T. Sieradz [5] min m 3 /s tys. m 3 m 3 /s Stanowisko górne (dopływ) ,11 916,5 19,1 Stanowisko dolne (odpływ) 3,81 236,4 1,3 Rów Wolica 19,30 680,0 17,73 Przepływ o prawdopodobieństwie 2% - Potok Służewiecki km wariant IV Czas trwania opadu Przepływ Objętość fali Przepływ T. Sieradz [5] min m 3 /s tys. m 3 m 3 /s 140 3,8 235,2 4,0

26 Wariantowe rozwiązania techniczne - Wariantowe rozwiązania techniczne przebudowy układu hydrologicznego uwzględniają decyzje podjęte na podstawie rozwiązań wariantu IV. - Opracowane zostały Koncepcja rurociągu 2x1600 mm odprowadzającego wodę deszczową z kanału odwadniającego biegnącego z Ursynowa do Potoku Służewieckiego w pasie drogowym projektowanej Południowej Obwodnicy Warszawy (Arcadis, Warszawa 2014 r.) i Program funkcjonalno użytkowy. Budowa rurociągu tłocznego będącego przedmiotem porozumienia zawartego pomiędzy m.st. Warszawy a GDDKiA (S. Rukść, Warszawa 2014 r.) oraz ogłoszony został przetarg na projekt i wykonanie rurociągów. - Przyjęto, że w korycie Potoku woda nie powinna wystąpić z brzegów przy przejściu fali miarodajnego przepływu wezbraniowego, dla klasy III budowli hydrotechnicznej. Dla wałów przeciwpowodziowych jest to przepływ o prawdopodobieństwie wystąpienia 2%. - Przepustowość koryta na terenie Parku wynosi 4 m3/s. - Ze względu na zagospodarowanie terenu wzdłuż ul. Arbuzowej i Wilanowskiej oraz na terenie Parku w Wilanowie, przebudowa koryta Potoku na tym odcinku, tak aby spełniało te wymagania, jest wykluczona.

27 Wariant I 1. Budowa przepompowni w rejonie wylotu ul. Płaskowickiej. Maksymalny wydatek pompowni 8 m 3 /s. Pompownia wyposażona w trzy pompy w wydatku ok. 2,5 m 3 /s oraz jedną o wydatku 0,5 m 3 /s 2. Budowa rurociągów tłocznych w pasie drogi Południowej Obwodnicy Warszawy. Rurociągi 2 x Ø1600 mm, długości 5600 m. 3. Wykonanie zbiornika wyrównawczego dla pompowni. Powierzchnia zbiornika 2,0 ha, poziom piętrzenia w normalnych warunkach eksploatacji 11,00 m nad 0 Wisły, objętość 14,3 tys. m Przebudowa koryta Rowu Wolica 5. Budowa suchych zbiornika retencyjnego - 9,8 ha prawy brzeg Potoku, - 16,7 ha lewy brzeg rowu Wolica. Projektowany poziom wody w normalnych warunkach eksploatacji 11,20 m nad 0 Wisły. Sumaryczna pojemność retencyjna 250 tys. m Odbudowa Księżego Stawu Projektuje się odbudowę Księżego Stawu o powierzchni 2,5 ha. 7. Budowla rozrządowa i ujęcie wody na suche zbiorniki W km Potoku projektuje się wykonanie budowli rozrządowej 8. Przebudowa koryta Potoku Służewieckiego Na odcinku projektuje się przebudowę koryta Potoku Służewieckiego.

28

29 Opis Wariant I tabele przepływów Przepływ o prawdopodobieństwie 2% - budowla rozrządowa km wariant I Czas trwania opadu Przepływ Objętość fali min m 3 /s tys. m 3 Stanowisko górne (dopływ) ,60 912,9 Stanowisko dolne (odpływ) 4,33 339,2 Ujęcie boczne na zbiorniki retencyjne 23,14 571,4 Przepływ o prawdopodobieństwie 2% - Potok Służewiecki km wariant I Czas trwania opadu Przepływ Objętość fali min m 3 /s tys. m ,33 330,1 Przepływ o prawdopodobieństwie 2% - Kanał Wolica km (odpływ wody ze zbiornika retencyjnego) wariant I Czas trwania opadu Przepływ Objętość fali min m 3 /s tys. m ,67 458,2

30 Wariant I hydrogram wezbrania na budowli rozrządowej p=2%

31 Wariant I hydrogram wezbrania km p=2%

32 Wariant II 7. Budowa ujęcia na zbiornik retencyjny w km 4+250, w postaci przelewu bocznego. 8. Wykonanie rurociągu doprowadzającego wodę do zbiorników retencyjnych 2xØ1800 mm, długości 420 m.

33

34 Wariant III 9. Budowa pompowni o wydatku 2 m3/s w rejonie skrzyżowania ulic Przyczółkowej i Wilanowskiej. Pompownia będzie ujmowała wody z Potoku Służewieckiego. 10. Wykonanie rurociągu Ø1200 mm, długości 1725 m, przerzucającego wody Potoku Służewieckiego do Rowu Natolińskiego

35

36 Szacunkowe koszty realizacji inwestycji Koszty robót budowlanych Lp Wyszczególnienie Koszt [zł] 1 Wariant I Wariant II Wariant III Wariant IV (T. Sieradz) Koszty wykupu gruntów Lp Wyszczególnienie Koszt [zł] 1 Wariant I Wariant II Wariant III Wariant IV (T. Sieradz)

37 Prognozowane możliwe straty powodziowe Rodzaj zniszczonego obiektu Zabudowania jednorodzinne: o wartości do zł (wraz z budynkiem gospodarczym) Zabudowania wielorodzinna:o wartości do zł (garaże, piwnice) Towary sporzywcze+infrastruktura obiektów: o wartości zł Liczba obiektów Średnia wartość obiektu Całkowita wartość obiektów Wartość strat powodziowych [ zł] Przy wodzie stuletniej p=1% (40% wartości obiektu) Przy wodzie 10 letniej ( 10 % wartości obiektu 2 razy w ciągu 30 lat ) Razem wartość strat powodziowych w okresie 30 lat Wartość strat powodziowych przypadająca na rok Samochody osobowe Mosty na drogach lokalnych Drogi Razem

38 Podsumowanie 1. Dolina dolnego biegu Potoku Służewieckiego nie jest zabezpieczona przed powodzią w stopniu adekwatnym do zagospodarowania terenu. Wody maksymalne o prawdopodobieństwie poniżej 50% występują z brzegów powodując zalewanie i podtopienia. 2. Przepustowość Rowu Wolica jest mniejsza od możliwych zrzutów kanalizacji deszczowej, istnieje zagrożenie przelania się przez wały. 3. Obszar zagrożony zalaniem o prawdopodobieństwie wystąpienia 1% wynosi 1,6 km Obiekty ochrony przeciwpowodziowej zaklasyfikowano do III klasy ważności. 5. Możliwości retencyjne obszarów na podskarpiu są stosunkowo duże, w zależności od założonego poziomu wód, na tym terenie można zretencjonować tys. m Budowle komunikacyjne na Potoku Służewieckim na odcinku od ul. Dolinka Służewiecka do ujścia do Jez. Wilanowskiego, poza mostem ul. Kieślowskiego, nie spełniają wymagań obowiązujących przepisów, w zakresie wyniesień konstrukcji (rozporządzenie Ministra Transportu i Gospodarki Morskiej w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać drogowe obiekty inżynierskie i ich usytuowanie Dz. U. nr 63 z 2000 r. poz. nr 735). Po przebudowie układu hydrologicznego wg wariantów wskazanych w opracowaniu budowle komunikacyjne będą spełniały wymagania przepisów. 7. Zabezpieczenie przeciwpowodziowe rejonu dolnego biegu Potoku Służewieckiego powinno wykorzystać naturalną retencję obszarów zlokalizowanych na podskarpiu. 8. Zaproponowane w niniejszym opracowaniu 3 warianty rozwiązań technicznych są kompilacją wariantu IV Koncepcji... [5] i wykorzystania naturalnej retencji doliny Potoku Służewieckiego oraz Rowu Wolica. Różnią się sposobem ujęcia wody na suche zbiorniki retencyjne oraz sposobem przerzutu wody poza zlewnię Potoku Służewieckiego. 9. Realizacja rozwiązań technicznych wg zaproponowanych wariantów wymaga wykupu ponad 30 ha gruntów.

39 10. Koszt wykonania obiektów budowlanych zaproponowanych w koncepcji waha się od 109,7 120,1 mln zł. 11. W okresie 30 letnim szacunkowe możliwe straty powodziowe z tytułu zalania terenów Wilanowa wynoszą 222 mln zł. 12. Przebudowa Rowu Wolica bez jego uszczelnienia wpłynie negatywnie na obszar rezerwatu Skarpa Ursynowska. 13. Retencjonowanie wody wpłynie korzystnie na środowisko przyrodnicze obszarów zalewnych i jest zgodne z zaleceniami dyrektywy 2007/60/WE PARLAMENTU EUROPEJSKIEGO I RADY z dnia 23 października 2007 r. w sprawie oceny ryzyka powodziowego i zarządzania nim [23].

40 Zalecenia 1. Zakaz podłączania nowych zrzutów kanalizacji deszczowej do koryta Potoku Służewieckiego i Rowu Wolica, bezpośrednio bez wykorzystania zbiorników retencyjnych. 2. Obiekty zabezpieczenia przeciwpowodziowego powinny być realizowane w następującej kolejności: 1) Rurociąg tłoczny zlokalizowany w pasie POW, pompownia i zbiornik wyrównawczy. 2) Przebudowa Rowu Wolica. 3) Ogroblowanie suchych zbiorników retencyjnych i wykonanie ujęcia wody z Potoku na zbiorniki. 4) Wykonanie budowli rozrządowej i przebudowa koryta Potoku Służewieckiego. 5) Wykonanie pompowni przy ul. Przyczółkowej (wariant III). 3. Likwidacja mostków wzdłuż ul. Arbuzowej i zapewnienie dojazdu od ul. Rzeczypospolitej. 4. Przebudowa przejść sieci infrastruktury technicznej przez koryto Potoku Służewieckiego zlokalizowanych wzdłuż ul. Arbuzowej.

41 Dziękuję za uwagę