OKREŚLENIE MINIMALNYCH GŁĘBOKOŚCI NA ODRZE GRANICZNEJ DLA POTRZEB AKCJI LODOŁAMANIA

Transkrypt

1 WŁADYSŁAW BUCHHOLZ 1 OKREŚLENIE MINIMALNYCH GŁĘBOKOŚCI NA ODRZE GRANICZNEJ DLA POTRZEB AKCJI LODOŁAMANIA 1. Wstęp Odra graniczna liczona jest praktycznie od ujścia Nysy Łużyckiej do węzła Widuchowa gdzie rzeka dzieli się na Odrę Wschodnią i Odrę Zachodnią. Jedną z charakterystycznych cech rzeki jest to, że w okresie zimowym występują zlodzenia a w wielu miejscach tworzą się zatory lodowe zagrażające terenom przyległym powodziami zatorowymi. Tworzenie się zatorów lodowych jest między innymi spowodowane dużymi lokalnymi wypłyceniami oraz generalnie zbyt małymi głębokościami Odry przy występowaniu przepływów niskich. Walkę z zatorami lodowymi prowadzi się przy pomocy lodołamaczy, które wymagają stosownych głębokości w rzece ze względu na określone zanurzenie. Dlatego też niezwykle istotne jest uzyskanie i utrzymanie minimalnych głębokości na Odrze granicznej z określoną gwarancją występowania. Próbę określenia tej głębokości o określonej gwarancji podjęto w niniejszym opracowaniu. 2. Stan istniejący zabudowy Odry granicznej wraz z podziałem na odcinki 2.1. Regulacja Odry granicznej Dowolnie prowadzona przez wieki zabudowa doliny Odry doprowadziła do bardzo dużych strat powodziowych podczas wezbrania w 1736 r. Rozpoczęły się wówczas pierwsze prace regulacyjne na Odrze głównie przy pomocy przekopów. W 1819 r. po wojnach napoleońskich przystąpiono do planowej (plany rzeki) i systematycznej regulacji rzeki zainicjowanej w tym roku tzw. Protokołem Bogumińskim. Przyjęto w nim m.in. szerokość regulacyjną 150 m na odcinku od ujścia Nysy Łużyckiej do ujścia Warty i wykonano regulację przy pomocy ostróg. Odcinek od ujścia Warty do Zatoni Górnej zaczęto regulować po 1850 r. także przy pomocy ostróg. Następnie z powodu zamulenia uregulowano odcinek do przekroju Piasek. W roku 1874 (wraz z rozszerzeniem obszarowym w 1879) poddano Odrę jednolitej administracji budowlanej. W pierwszej połowie XX w. przeprowadzono tzw. drugą regulację Odry dokonując szeregu korekt w zabudowie regulacyjnej oraz w istotny sposób budując i zmieniając Odrę Wschodnią. Na uwagę i podkreślenie zasługuje tutaj przyjęcie tzw. średnio niskiego jako przepływu regulacyjnego dla przekroju Słubice przyjęto w XIX w. wielkość 110 m 3 /s. 1 Politechnika Szczecińska, Szczecin

2 Spodziewano się przy tym uzyskać głębokość 1,7 m. Lata suche i postępująca w czasie I wojny światowej dewastacja Odry nie potwierdziły tych założeń. W 1922 r. przesądzono regulację uzupełniającą po wykonaniu której uzyskano te parametry. Na podkreślenie zasługują tutaj dwie sprawy : - przyjęcie ówczesnych warunków hydrologicznych dla Słubic, - zabudowa rzeki regulacja przy pomocy ostróg. Przyjęcie przepływu średniego niskiego 110 m 3 /s i uzyskanie przy tym głębokości rzędu 1,70 m (nb uzyskano 1,71 m) to parametry bardzo zbliżone do tych jakie postuluje się obecnie! Porównując obecnie obliczenia z tymi z początku XX w., stwierdzić można, że warunki hydrologiczne nie zmieniły się w istotny sposób i można bez większych przeszkód uzyskać takie parametry jakie uzyskali już nasi dziadowie. Przyjęcie zabudowy ostrogami ma swoje bardzo istotne uwarunkowania. Zabudowę ostrogami wykonuje się wyłącznie dla rzek naturalnych, mało lub w ogóle nie zabudowanych zbiornikami retencyjnymi. Przyjmuje się bowiem w obliczeniach i tak się potem liczy że obszar pomiędzy ostrogami i brzegiem zostanie zalądowiony tworząc nowe dno koryta quasi dwudzielnego na poziomie rzędnych ostróg. Należy teraz powiedzieć wprost, że Odra górna od przekroju ujście Nysy Łużyckiej została zamknięta dla normalnego naturalnego ruchu rumowiska. Odra górna została skanalizowana oraz wybudowano szereg zapór na dopływach. Ponadto wybudowano także potężną zaporę w Jeziorsku na Warcie także zatrzymującą rumowisko rzeczne wpływające w efekcie do Odry. Coraz dłuższe wały powodziowe wzdłuż Odry i na dopływach oraz zmniejszone prowadzenie upraw w samych dolinach rzek (parki) dopełniły dzieła. Odra pod względem ilości prowadzonego rumowiska zarówno wleczonego jak i unoszonego jest dzisiaj rzeką bardzo ubogą w rumowisko. Obecnie żadna regulacja przy pomocy ostróg nie może więc prawie się udać, tak jak się to stało w pierwszej połowie XX w. chodzi o zmianę np. długości istniejących ostróg. Podkreślić jeszcze tutaj należy niszczenie ostróg i rozmywanie przestrzeni międzyostrogowych co jest jednoznacznym świadectwem fiaska odnowy regulacji Odry granicznej przy pomocy ostróg Odcinki Odry granicznej podział i rejony limitujące Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Szczecinie chcąc przybliżyć i scharakteryzować poszczególne odcinki Odry granicznej ze względu na stan faktyczny podzielił ją na cztery główne odcinki : - odcinek I od ujścia Nysy Łużyckiej km 542,4 586,0, - odcinek II km 586,0 617,6 (ujście Warty), - odcinek III km 617,6 667,2 (Hohensaaten), - odcinek IV km 667,2 704,1 (węzeł Widuchowa). Identyfikacja głębokości tranzytowych na tych odcinkach odbywa się na podstawie wspólnych polsko- niemieckich sondowań, wykonanych w przekroju podłużnym w osi rzeki. Charakterystyczną cechą rzeki w omawianym rejonie jest to, iż występują tam odcinki o limitowanych niskich głębokościach, co sprzyja tworzeniu się zatorów lodowych z jednej strony oraz utrudnia a nawet uniemożliwia prowadzenie akcji lodołamania z drugiej. Ogólnie stwierdzić można, że na całej Odrze granicznej jest ok. 84 km odcinków, gdzie występują podstawowe problemy z głębokościami rzeki (Regulacja..., 1988, Uszczegółowienie..., 1993, Prognoza..., ) Charakterystyczną podstawową i uogólnioną cechą wszystkich wymienionych rejonów jest to, iż przy znacznym i bardzo uciążliwym oraz niebezpiecznym spłyceniu koryta głównego, występują jednocześnie :

3 - przegłębiania przestrzeni międzyostrogowych, - niszczenie brzegów, - totalna destrukcja ostróg. Są to trzy charakterystyczne cechy zaprzeczające idei regulacji w sposób zasadniczy. Nie można i nie wolno mówić więc o odbudowie, bądź reanimacji istniejącej regulacji, bądź też o poprawkach typu wydłużenie ostróg. Zmieniły się bowiem w sposób niezwykle istotny warunki zabudowy całego dorzecza, co tę regulację czyni całkowicie nieaktualną. Szczegółową lokalizację najgorszych pod względem głębokości odcinków, przedstawiono na rys. 1a i 1b. Rys, 1a. Rejony o limitowanych głębokościach od ujścia Nysy Łużyckiej do ujścia Warty Rys. 1b. Rejony o limitowanych głębokościach od ujścia Warty do Widuchowej

4 3. Warunki hydrologiczno-hydrauliczne oraz przyjęcie głębokości gwarantowanych 3.1. Zjawiska hydrologiczne warunkujące miejsca limitujące Wodowskazami miarodajnymi dla Odry granicznej od ujścia Nysy Łużyckiej do Widuchowej są : a) na odcinku od ujścia Nysy Ł. Do ujścia Warty wodowskaz Słubice, położony w km 584,1 rzeki Odry, b) na odcinku od ujścia Warty do Widuchowej wodowskaz Gozdowice położony w km 645,3 rzeki Odry. Dla obydwu wymienionych przekrojów wodowskazowych podawane są zarówno stany jak i przepływy wody oraz istnieje w tych przekrojach związek zależność pomiędzy stanami a przepływami wody w postaci tzw. krzywej konsumcyjnej. Pozostałe wodowskazy : Połęcko, Kostrzyń, Bielinek, Widuchowa mają mniejsze znaczenie i dane z nich mogą być używane dla celów np. badań modelowych jako warunki brzegowe i początkowe. Na odcinku od ujścia Nysy Łużyckiej do ujścia Warty wielkości przepływów i stany wody kształtowane są głównie przez dopływ wód Odry i Nysy Łużyckiej a także okresowo przez lody. Na odcinku od ujścia Warty do Widuchowej stany i przepływy kształtowane są przez : - dopływ wód Odry i Warty, - okresowo pokrywę lodową, - okresowo szczególnie w dolnej części odcinka przez wiatry i stany morza. Badania autowa wykazały, że do km 677,1 tj. do rejonu wyrobiska kopalni w Bielinku (licząc od dołu rzeki) ma zasięg stała cofka odmorska. Przyjąc można, że zasięg tej cofki kończy się na wejściu z Odry do zbiornika powyrobiskowego kopalni. Od tego przekroju w dół rzeki panuje już zawsze inny rodzaj ruchu ruch niejednostajny i należy do jego opisu używać innych modeli matematycznych (równań ruchu). Przyjąć więc należy, że stany wody na odcinku od ujścia Nysy Łużyckiej do przekroju Bielinek stany wody w Odrze kształtowane są przez przepływy z okresowym wpływem pokrywy lodowej, od przekroju Piasek km 682,10 do Widuchowej przez przepływy i stany morza z okresowym wpływem wiatru i pokrywy lodowej. Odcinek od Bielinka do Piasku długości ok. 5 km uznać można jako przejściowy, gdzie nawet przyjęcie formuły ruchu jednostajnego nie musi być uznawane za poważniejszy błąd Charakterystyczne wielkości hydrologiczne Dane hydrologiczne dla wodowskazów Słubice i Gozdowice niezbędne do dalszych analiz zestawiono w postaci charakterystycznych stanów i przepływów wody (Program ). Tabela 1. Charakterystyczne stany wody lp Słubice Gozdowice maksymalny WWW średni wysoki SWW średni SSW średni niski SNW minimalny NNW

5 Tabela 2. Charakterystyczne przepływy wody lp Słubice Gozdowice maksymalny WWQ średni wysoki SWQ średni SSQ średni niski SNQ minimalnynnq , W przypadku drogi wodnej a taką jest Odra na odcinku granicznym niezwykle istotnym parametrem są stany i przepływy gwarantowane. Dla potrzeb niniejszej pracy zestawiono te parametry dla gwarancji 95 %, 90 %, 85 %, 80 % i 70 % i zestawiono w tabeli nr 3 [4]. Tabela 3. Gwarantowane stany i przepływy na podstawie krzywej sum czasów trwania wielolecia Słubice Gozdowice Gwarancja % Ilość dni w roku Stan H [cm] Przepływ Q [m 3 /s] Stan H [cm] Przepływ Q [m 3 /s] Wartości średnie H i Q Przyjęcie konkretnej wody gwarantowanej ma bardzo istotny wpływ na ocenę miejsc limitujących. Przykładowo dla rejonu Słubic różnica w głębokości w rzece pomiędzy wodą o gwarancji 95 % a wodą o gwarancji 70 % w roku wynosi 52 cm a analogiczna różnica dla rejonu Gozdowic 54 cm. Jest to więc podstawowy problem wyjściowy do dalszych rozważań Przyjęcie gwarancji stanów i przepływów dla wodowskazów miarodajnych na Odrze granicznej Przyjmując następujące założenia : 1. Odra graniczna na całym odcinku uznana jest za rzekę żeglowną ; 2. Na całej Odrze granicznej prowadzi się wysoko zorganizowaną wspólną polskoniemiecką akcję lodołamania w okresach zimowych celem zmniejszenia zagrożeń wywołanych zatorami lodowymi ; 3. Mając na uwadze konieczność zapewnienia koniecznej możliwie najwyższej gwarancji przejścia lodołamaczy w każdych warunkach hydrologicznych teoretycznie przyjąć należałoby 100 % gwarancję stanów i przepływów ; 4. Mając na względzie warunki praktyczne oraz fakt, iż najwyższą przyjmowaną gwarancją dla rzek żeglownych jest 95 % postanowiono tą gwarancję przyjąć do dalszych rozważań ; 5. Jako oczywisty przyjmuje się fakt, iż ze względu na jednorodność warunków hydrologicznych z jednej strony i możliwość prowadzenia ciągłej akcji lodołamania z drugiej, taka sama gwarancja 95 % obowiązywać musi dla całej

6 Odry granicznej, a więc zarówno dla odcinka od ujścia Nysy Łużyckiej do ujścia Warty do Widuchowej. Przyjmując te podstawowe założenia, które wydają się bezdyskusyjne, miarodajnymi wielkościami hydrologicznymi do dalszych analiz będą : - przepływ w Słubicach - Q s = 122 m 3 /s ; (gwarancja 95 %), - stan wody w Słubicach - H s = cm ; - przepływ w Gozdowicach - Q G = 228 m 3 /s ; (gwarancja 95 %), - stan wody w Gozdowicach - H G = cm. 4. Przyjęcie głębokości gwarantowanej Dalsze analizy prowadzono przy założeniu, iż najważniejszym celem przyjęcia kontrolnej głębokości gwarantowanej jest uzyskanie na całym odcinku Odry granicznej takiej głębokości minimalnej, która pozwoli na w miarę przyzwoitą pracę lodołamaczy. Jest to zgodne z jednym z najważniejszych celów Programu dla Odry 2006 oraz z podejmowanymi już wspólnymi działaniami polsko-niemieckimi a mianowicie ze skuteczną ochroną przeciwpowodziową w rejonie Odry granicznej. Uznać bowiem można, że skuteczna ochrona przeciwpowodziowa, obok ochrony środowiska wodnego, jest najważniejszym i wspólnym polsko-niemieckim celem w tym rejonie. Uznać też należy, że wspólnie prowadzona akcja lodołamania jest tej ochrony przeciwpowodziowej najważniejszym celem. Zakłada się dalej, że głębokości limitujące nie dotyczą na obecnym etapie problematyki żeglugi jako takiej, ponieważ zagadnienie to dla odcinka Odry granicznej odrzucono w dyskusjach i uzgodnieniach polsko-niemieckich (z wyjątkiem odcinka drogi wodnej ze Schwedt na Zatokę Pomorską). Zakłada się także, iż w rzece winny panować takie głębokości, które oprócz właściwej akcji lodołamania zapewnią niezakłócony spływ wód wielkich (fale wezbrania) do morza. Skuteczne prowadzenie akcji lodołamania wymaga odpowiedniej liczby, zróżnicowanych pod względem technicznym lodołamaczy (różne zanurzenie, długość, szerokość, wysokość, itp.). Polska administracja wodna RZGW Szczecin prowadzi wspólnie akcję lodołamania na Odrze granicznej z Urzędem Wodno Żeglugowym z Eberswalde w RFN. Obie strony posiadają stosowną liczbę odpowiednich lodołamaczy. Niniejsza gwarantowana głębokość na Odrze granicznej dla potrzeb akcji lodołamania wynosi więc : H g = 1,80 m Taką też głębokość przyjęto na polsko-niemieckiej międzyministerialnej naradzie w dniach 13 i 14 maja 2004 r. w Szczecinie. Zauważyć i podkreślić należy, że już w 1922 roku i wcześniej w XIX w. (Protokół Bogumiński) Niemcy przyjęli na Odrze od ujścia Nysy Łużyckiej do ujścia Warty głębokość 1,70 m dla przepływu 110 m 3 /s, co oznacza wprost automatycznie niejako przyjęcie głębokości 1,80 m dla przepływu 122 m 3 /s. Przyjęcie więc głębokości 1,80 m dla gwarantowanego przepływu 95 % jest więc niczym innym jak powrotem wprost do ustalonych zrealizowanych założeń niemieckich z XIX i pierwszej połowy XX w. Przyjęcie głębokości 1,80 m oznacza także, że wszelkie prace mające na celu jej uzyskanie na Odrze granicznej przy przepływie o jednolitej gwarancji 95 % będą wyłącznie pracami odtwarzającymi stan i założenia z XIX i XX w. wymyślone i zrealizowane przez Niemcy.

7 Wszelkie prace na Odrze granicznej mające na celu odtworzenie wcześniejszych głębokości a nie ingerujące w istotny sposób w linię brzegową (linie przy wodzie brzegowej) a przede wszystkim w linię obwałowań i zabudowy nabrzeży będą wyłącznie pracami odtworzeniowymi a nie jak podkreśla strona niemiecka przedsięwzięciami o charakterze rozbudowy. Mając na uwadze także ten aspekt przyjęcia minimalnej głębokości gwarantowanej 1,80 m na Odrze granicznej z gwarancją 95 % jest ze wszech miar uzasadnione. Tak więc minimalną głębokość gwarantowaną 1,80 m przyjęto jako pożądaną minimalną z gwarancją 95 % tj. 347 dni w roku. 5. Wnioski 1. W opracowaniu przeanalizowano warunki i zjawiska hydrologiczne i korytotwórcze Odry, a na tym tle dwa projekty dotyczące rozwiązania problemu likwidacji miejsc limitujących warunki głębokościowe na Odrze. Szczegółowe analizy wskazują jednocześnie, iż projekt polski jest projektem bardzo dobrym, odtwarzającym istniejący kiedyś stan i charakter Odry granicznej (głębokości i relacje stan-przepływ), dotyczy całej Odry granicznej. Projekt niemiecki jest tylko pewnym przyczynkiem badawczym i jako taki winien być bezdyskusyjnie odrzucony. 2. Bezwzględnie i bezdyskusyjnie przyjąć należy minimalną głębokość gwarantowaną 1,80 m przy gwarancji przepływu 95 %. Jest to bowiem tylko odtworzenie stanu, który już kiedyś istniał dokładnie taki sam. 3. Regulacja Odry granicznej wg projektu Wierzbickiego może i powinna zostać zrealizowana do km 682. Poniżej nie może być w obecnej formie realizowana, gdyż panują tam warunki ruchu niejednostajnego, którego projekt nie dotyczy. Szczególnie nie może on być realizowany w rejonie węzła Widuchowa. Realizacja tego projektu przybliży w istotny sposób uzyskanie warunków minimalnej głębokości 1,80 m przy gwarancji 95 %. 4. Projekt winien być realizowany etapowo odcinkami : najpierw najbardziej uciążliwe odcinki, a potem ich łączenie. Literatura Regulacja granicznego odcinka rz. Odry Parametry normalnego przekroju regulacyjnego rz. Odry km 542,4 701,8., Politechnika Warszawska Uszczegółowienie koncepcyjnego rozwiązania trasy regulacyjnej koryta SSQ na granicznym odcinku rz. Odry km 542,4 704,1., Politechnika Warszawska Prognoza głębokości na szlaku żeglownym rz. Odry położonym pomiędzy km 542,4 a km 704,1 wraz z Suplementami., Politechnika Warszawska Program zrównoważonego rozwoju i wykorzystania Odry., Projekt celowy Nr 7T07E c/4760, Instytut Morski O.Szczecin, DEFINITION OF MINIMUM DEPTH ON THE BORDER SECTION OF ODER RIVER FOR THE PURPOSES OF ICEBREAKING Summary Article presents the current state of border section of Oder River from the point of view of hydrographic, hydrologic and hydraulic conditions. Value of minimum depth equal to 180 cm resulting from the icebreakers draught of 165 cm has also been defined. On the basis of further investigations, guarantee of low flows securing this depth has been defined. This guarantee is equal to 95 %, which is the equivalent of at least 347 days in the year with assumed depth.

8 Streszczenie W referacie przedstawiono stan istniejący Odry granicznej ze względu na warunki hydrograficzne, hydrologiczne i hydrauliczne. Jednocześnie określono wielkość głębokości minimalnej, która wynosi 180 cm z uwagi na zanurzenie lodołamaczy wynoszące 165 cm. Na podstawie dalszych analiz określono gwarancje przepływów niskich, przy których głębokość ta winna być osiągnięta. Gwarancja ta wynosi 95 % co oznacza wystąpienie głębokości gwarantowanej przez co najmniej 347 dni w roku.