Projekt ZIZOZAP w świetle Ramowej Dyrektywy Wodnej

Transkrypt

1 Projekt ZIZOZAP w świetle Ramowej Dyrektywy Wodnej Hydrologiczne zjawiska ekstremalne a gospodarka wodna Zbiornika Zaporowego w Goczałkowicach mgr inż. Andrzej Siudy Górnośląskie Przedsiębiorstwo Wodociągów SA w Katowicach Kierownik Zbiorników Wodnych Goczałkowice Kozłowa Góra 1 Zarządzanie zbiornikami zaporowymi w świetle Ramowej Dyrektywy Wodnej Sosnowiec, Katowice, 14 grudnia 2010

2 Nie ma innej budowli wykonanej przez człowieka, oprócz elektrowni nuklearnych, która posiada tak duży potencjał unicestwienia życia dużej liczby ludzi, jak zapora - Joseph Ellam - Dyrektor Służb Bezpieczeństwa Zapór w stanie Pensylwania USA 2

3 Dokumentacja Hydrologiczna Niezbędne do określenia wydatków urządzeń upustowych Przepływy maksymalne Hipotetyczne wezbrania 3

4 Urządzenia upustowe budowli piętrzącej Spust denny 216 m 3 /s Przelew burzowy 694 m 3 /s 4

5 Charakterystyka zlewni - Długi ciąg rozdzielczy obserwacji - Szacowanie zasobów dyspozycyjnych - Analiza historycznych powodzi i suszy - Symulacje pracy zbiornika przy wielkich wezbraniach - Prognozy dopływu do zbiornika 5

6 Funkcje -podział pojemności użytkowej zbiornika 6

7 Przepływy charakterystyczne w przekroju zapory w Goczałkowicach Lp. Określenie przepływu 1 Przepływy główne stopnia II: -średni niski SNQ (na podstawie wodowskazu Skoczów) -średni roczny SSQ -średni wielki SWQ 2 Przepływy maksymalne roczne o określonym prawdopodobieostwie przewyższenia: -Q max50% -Q max10% -Q max5% -Q max1% -Q max0,1% ( woda miarodajna) -Q max0,05% ( woda kontrolna bez uwzglednienia przedziału ufności ) -Q max0,01% Przepływ Q [m 3 /s] 0,88 7,30 115,06 115,0 418,3 565,9 921,4 1448,5 1618,0 1988,2 7

8 Przepływy maksymalne roczne o określonym prawdopodobieostwie przewyższenia p% Szereg rozdzielczy przepływów maksymalnych rocznych i obliczone prawdopodobieostwo empiryczne (Rzeka Wisła - Przekrój zapory Goczałkowice) Lp. Rok Przepływ maksymal ny Q max [m 3 /s] Prawdopodo b. empiryczne p [%] Lp. Rok Przepływ maksymal ny Q max [m 3 /s] Prawdopodo b. empiryczne p [%] ,0 1, ,0 50, ,0 3, ,0 52, ,0 5, ,0 54, ,0 7, ,0 56, ,0 9, ,0 58, ,0 10, ,0 60, ,0 12, ,0 61, ,0 14, ,0 63, ,0 16, ,0 65, ,0 18, ,0 67, ,0 20, ,6 69, ,0 21, ,0 70, ,0 23, ,2 72, ,0 25, ,0 74, ,0 27, ,0 76, ,0 29, ,0 78, ,0 30, ,0 80, ,0 32, ,0 81, ,0 34, ,0 83, ,0 36, ,0 85, ,8 38, ,0 87, ,0 40, ,0 89, ,0 41, ,0 90, ,0 43, ,0 92, ,0 45, ,0 94, ,0 47, ,0 96, ,0 49, ,0 98,18 p Φ (s,p) Qmaxp F(s,p) ufnośd Q_uf p% 0,01 9, ,2 20, , ,2 0,01 0,1 7, ,5 14, , ,1 0,1 0,2 6, ,9 0,5 5, ,6 1 4, ,4 8, , , , ,6 5 2, ,9 4, ,33 682, , ,3 3, ,52 497, , ,8 30 0, ,5 50 0, ,0 0,978 24,95 140, , ,6 80-0, ,2 90-0, ,3 95-0, ,2 99-0, , , ,2 8

9 Wielkość wód miarodajnych i kontrolnych - weryfikacja Dla zbiornika Goczałkowice Qm = Q 0,1%, Qk = Q 0,05% Przy projektowaniu zbiornika, w oparciu o ciąg statystyczny obserwacji w latach określono wartość Qm = Q max0,1% = 830 m 3 s -1. Dla takiej wartości przepływu miarodajnego zostały obliczone, zaprojektowane i wykonane urządzenia spustowe o wydatkach: spustu dennego Q s = 216 m 3 s -1, przelewu burzowego Q p = 694 m 3 s -1, (112 m 3 s -1 część stała 581 m 3 s -1 część ruchoma) co łącznie pozwala na bezpieczne dla budowli zapory przeprowadzenie fali powodziowej o kulminacji Q = 910 m 3 s -1. Przy utrzymaniu charakterystycznych poziomów piętrzenia i zapasu wysokości korony zapory (2m). Obliczona wielkość wody miarodajnej Q m = 1 448,5 m 3 s -1 (wg aktualnie obowiązującej praktyki) przekracza znacząco wydatek urządzeń spustowych bez przekroczenia Max PP. W przypadku jej wystąpienia poważnie zagrożone jest bezpieczeństwo budowli, gdy nie jest utrzymywana zwiększona stała rezerwa powodziowa. 9

10 Osłona hydrologiczno meteorologiczna Osłonę hydrologiczno - meteorologiczną dla całego regionu województwa śląskiego prowadzi Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej oddział w Krakowie i we Wrocławiu. Celem osłony hydrologiczno - meteorologicznej jest: Dostarczanie w toku normalnej eksploatacji zbiornika danych niezbędnych dla określenia wielkości odpływu ze zbiornika. Ostrzeżenie przed nadejściem fali powodziowej oraz dostarczenie niezbędnych informacji dla postępowania przeciwpowodziowego na zbiorniku. Skuteczność realizowania gospodarki wodnej na zbiorniku Goczałkowice, uwarunkowana jest sprawnością osłony hydro-meteorologicznej. Dane opadowe z posterunków opadowych Stecówka, Kubalonka, Wisła, Skoczów, Brenna jak również przepływy na wodowskazie Skoczów podawane są do kierownictwa zbiorników wodnych GPW S.A. Katowice codziennie o godzinie 7.00 (8.00 czasu letniego). W czasie długotrwałych opadów, w okresie zagrożenia powodziowego i w czasie powodzi dane o przepływie i opadzie podawane są w następującej częstotliwości : W przypadku przekroczenia stanu ostrzegawczego, co 6 godzin W przypadku zbliżania się lub przekroczenia stanu alarmowego, co 3 godziny Skuteczne oddziaływanie zbiornika w zakresie ochrony przeciwpowodziowej wymaga pełnej mobilizacji Służb Osłony i Kierownictwa Zbiornika znacznie wcześniej niż wystąpią warunki stanu alarmu powodziowego dla województwa. Ogłoszenie stanu alarmu powodziowego dla województwa nie zmienia zakresu działań podjętych wcześniej po wprowadzeniu stanu zagrożenia powodziowego dla zbiornika. Może w praktyce zdarzyć się sytuacja, że po ogłoszeniu stanu zagrożenia powodziowego powódź nie nastąpi lub będzie niewielka. Działania takie jednak podyktowane są daleko idącą ostrożnością z uwagi na niewspółmierne koszty społeczne jakichkolwiek zaniedbań lub zaniechań działań w zakresie ochrony przeciwpowodziowej. Zgodnie z art ust. 4 pkt 1 ustawy Prawo wodne (Dz. U. z 2001 r. Nr 115, poz. 1229) biura prognoz meteorologicznych oraz biura prognoz hydrologicznych opracowują i udostępniają krótkoterminowe i średnioterminowe ogólne i specjalistyczne prognozy hydrologiczne i meteorologiczne. Wyżej wymienione prognozy nie są sporządzane dla zlewni Warty, Przemszy oraz Małej Wisły. 10

11 Przepływ Q [m 3 /s] 400,0 Historyczne powodzie - opis 350,0 300,0 250,0 200,0 150,0 Rzeka Wisła Przekrój zapory Goczałkowice Q 1965 r. Q 1966 r. Q 1966 r. Q 1968 r. Q 1968 r. Q 1970 r. Q 1977 r. Q 1972 r. Q 1974 r. Q 1974 r. Q 1980 r. Q 1985 r. Q 1991 r. Q 1996 r. Q 1997 r. Q 1999 r. Q 2000 r. Q 2001 r. Q 2002 r. 100,0 50,0 0, Czas t [doba] Rys. 10. Historyczne fale powodziowe 11

12 Symulacje pracy zbiornika podczas Wielkich Powodzi na podstawie, których opracowuje się procedury 12

13 Procedury podczas powodzi 1. Po przekroczeniu stanu alarmowego na wodowskazie Skoczów należy zadysponować zrzut o wielkości 60 m 3 s Jeżeli dopływ do zbiornika osiąga wartość 200 m 3 s -1 należy zrzut powiększyć do 100 m 3 s Kolejne dyspozycje odpływu wydawane są co 3 godziny. 4. Jeżeli dopływ do zbiornika osiąga wartość 400 m 3 s -1 należy zrzut powiększyć do 200 m 3 s Jeżeli dopływ do zbiornika osiąga wartość 600 m 3 s -1 należy zrzut powiększyć do 300 m 3 s Jeżeli dopływ do zbiornika osiąga wartość 800 m 3 s -1 należy zrzut powiększyć do 350 m 3 s Jeżeli dopływ do zbiornika przekracza 900 m 3 s -1, a prognozy świadczą o tendencji wzrostowej dyspozycję zrzutów ustalać na poziomie 50 % dopływu. 8. Po osiągnięciu piętrzenia do rzędnej 256,70 m n.p.m. należy tak regulować odpływ przez spust denny i przelew, aby nie przekroczyć rzędnej maksymalnego piętrzenia 257,00 m n.p.m. 9. Napełnienie rezerwy powodziowej trwa do momentu, gdy dopływ będzie mniejszy od dysponowanego poprzednio odpływu lub do osiągnięcia Max PP w zbiorniku 10. Po przejściu fali powodziowej należy niezwłocznie odtworzyć rezerwę powodziową odpływem nie przekraczającym odpływu dopuszczalnego (Q d = 350,0 m 3 s -1 ). Odpływ należy tak regulować aby poziom wody w zbiorniku był obniżany nie więcej niż 30 cm na dobę. 13

14 Powódź maj 2010 r - Goczałkowice 14

15 Powódź maj 2010 r. Kozłowa Góra 15

16 TELEMETRIA (wg. IMGW-Warszawa) maj 2010 r. Wisła powyżej zbiornika Iłownica Biała Pszczynka wod. Skoczów wod. Czechowice wod. Bestwina wod. Pszczyna Zródło: 16

17 Opad w maj 2010 r. Zródło:IMGW seminarium powódź 2010 W wyniku prognozy opadu mm w piątek 14 maja o godzinie 18,00 zwiększono zrzuty do 40 m3/s, traktując tą wielkość jako zrzuty wyprzedzające. Natomiast opad faktyczny na posterunku opadowym Brenna kształtował się następująco: 16 maja opad za poprzednią dobę wynosił - 27mm 17 maja opad za poprzednią dobę wynosił - 162,7mm 18 maja opad za poprzednią dobę wynosił mm 19 maja opad za poprzednią dobę wynosił - 51mm Łącznie 388,7 mm - taki opad wygenerował dopływ do zbiornika w wysokości 122 milionów m3 (w 1997 dopłynęło 57 mln m3). Wielkości te są porażające i stanowią średni opad z półrocza dla tej części Polski. 17

18 Opinie o wezbraniu [..Analizując przebieg i charakter fal wezbraniowych z maja i czerwca 2010 w korycie Górnej Wisły, należy stwierdzić, że mamy do czynienia ze zjawiskiem obserwowanym po raz pierwszy od czasu uruchomienia na Górnej Wiśle stałych obserwacji wodowskazowych. Jest to pewnego rodzaju fenomen hydrologiczny, który niewątpliwie będzie przez kolejne pokolenia hydrologów wnikliwie badany.(..).w świetle przedstawionych ocen przepływu kulminacyjnego rzeki Wisły w Krakowie należy przyjąć, że fala wezbraniowa, która pojawiła się w profilu Kraków w dniu 18 maja 2010r. była falą o najwyższej wartości przepływu kulminacyjnego od 1813 roku] - z artykułu z-cy dyrektora Krakowskiego oddziału IMGW wygłoszone na Forum Naukowo Technicznym, jakie odbyło się czerwca 2010 r. w siedzibie IMGW Warszawa. 18

19 Osłona hydrologiczno meteorologiczna zbiornika Goczałkowice 19

20 Dziękuję za uwagę 20