Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki Kanał Krakowski przeszłość czy przyszłość? Ocena zasadności budowy Kanału Krakowskiego pod kątem obniżenia zwierciadła wód powodziowych na obszarze Krakowa 1
Pierwszy projekt Kanału 1900 r. - liczba ludności Krakowa: 85,3 tys. Podgórza: 17,7 tys. 2006 r. - liczba ludności Krakowa: 750 tys. 2
Powrót do koncepcji Kanału Krakowskiego w XX wieku przełom lat siedemdziesiątych i osiemdziesiątych: budowa koncepcji i projekt Kanału z uwzględnieniem funkcji przeciwpowodziowej i żeglugowej; koniec lat dziewięćdziesiątych: zawieszenie realizacji, ale utrzymanie koncepcji. 3
Ocena oparta na odpowiedziach na pytania: Na jaką wodę realnie chroniony jest obecnie Kraków? Na jakich kryteriach oprzeć jego przyszłą ochronę? Jakie systemowe rozwiązanie spełni przyjęte kryteria ochrony Krakowa przed powodzią? 4
Na jaką wodę realnie chroniony jest Kraków? Sterowana retencja powodziowa Kozłowa Góra Przeczyce Łąka Nowy Bieruń Przemsza Chechło Smolice KRAKÓW Wisła Wisła Czarne Goczałkowice Wapienica Soła Oświęcim Czaniec Porąbka Zator Świnna Poręba Proszówki Dobczyce Tresna Skawa Raba 5
6
Schemat układu hydrograficznego Skawa - Wisła 7
1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Q [m3/s] Rzeczywiste fale powodziowe - 1970 Wisła Skawa Dwory na Wiśle km 3,8 - wezbranie 1970 Wadowice na Skawie km 21,2 - wezbranie 1970 Q [m3/s] 700 600 500 400 300 200 100 Smolice na Wiśle km 23,3 - wezbranie 1970 Zator na Skawie km 4,8 -wezbranie 1970 8 15-07 15-07 16-07 16-07 17-07 17-07 18-07 18-07 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 15-07 15-07 16-07 16-07 17-07 17-07 18-07 18-07 19-07 19-07 20-07 20-07 21-07 21-07 22-07 22-07 23-07 23-07 24-07 24-07 25-07 25-07 26-07 26-07 27-07 27-07 28-07 15-07 15-07 16-07 16-07 17-07 17-07 18-07 18-07 19-07 19-07 20-07 20-07 21-07 21-07 22-07 22-07 23-07 23-07 24-07 Q [m3/s] 0 19-07 19-07 20-07 20-07 21-07 21-07 22-07 22-07 23-07 23-07 24-07 24-07 25-07 25-07 26-07 26-07 27-07 27-07 28-07 15-07 15-07 16-07 16-07 17-07 17-07 18-07 18-07 19-07 19-07 20-07 20-07 21-07 21-07 22-07 22-07 23-07 23-07 24-07 24-07 25-07 25-07 26-07 26-07 27-07 27-07 28-07 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 24-07 25-07 25-07 26-07 26-07 27-07 27-07 28-07 Q [m3/s]
Hipotetyczne fale powodziowe Q 1% Q 0,5% Q 0,3% Q 0,1% 323 359 395 480 515 572 629 763 690 766 843 1023 849 944 1038 1260 1075 1194 1314 1594 1269 1410 1552 1883 1346 1496 1646 1997 1533 1703 1874 2274 1642 1824 2006 2435 1745 1939 2133 2589 1774 1972 2169 2632 1800 2000 2200 2670 1784 1982 2180 2646 1749 1943 2138 2594 1597 1774 1951 2368 1491 1657 1822 2211 1386 1540 1694 2056 1131 1256 1382 1677 1016 1129 1242 1507 857 952 1047 1271 642 713 784 952 566 629 692 839 538 598 658 798 507 563 620 752 445 495 544 661 401 446 490 595 372 414 455 552 348 387 425 516 323 359 395 480 1054,36 1171,52 1288,67 1563,97 Q [m 3 /s] rz. W isła wod. Gromiec 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 t [godz] Q1% Q0,5% Q0,3% Q0,1% 9
Hipotetyczne fale powodziowe godz Q 1% Q 0,5% Q 0,3% Q 0,1% 0 324 361 395 469 6 446 497 544 646 12 509 567 621 737 18 581 647 708 841 24 678 755 827 981 30 849 946 1035 1229 35 995 1108 1213 1440 41 1284 1430 1566 1858 47 1601 1784 1952 2318 53 1997 2225 2435 2890 56 2182 2431 2661 3158 59 2280 2540 2780 3300 62 2205 2456 2688 3191 65 2117 2358 2581 3063 71 2084 2321 2541 3016 77 1982 2208 2417 2869 83 1849 2060 2255 2676 94 1574 1754 1920 2279 106 1292 1439 1575 1870 118 1091 1215 1330 1579 130 913 1017 1113 1321 142 778 867 949 1126 153 698 778 851 1011 165 634 707 773 918 177 592 660 722 857 207 486 541 593 703 236 400 445 487 578 266 369 411 450 534 295 324 361 395 469 V [mln m 3 ] 915,66 1020,08 1116,46 1325,30 Q [m 3 /s] rz. Wisła wod. Smolice 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 50 100 150 200 250 300 Q1% Q0,5% Q0,3% Q0,1% t [godz] 10
3000 2500 2000 Q [m 3 /s] 1500 1000 500 0 0 50 100 150 200 250 300 350 t [godz.] Q0,1% (wod. Wadowice) Q0,1% (wod. Gromiec) Przekrój Gromiec na Wiśle i Wadowice na Skawie podstawowe - hipotetyczne hydrogramy dopływu dla Q 0,1% 11
4000 3500 3000 River: Wisla2 Reach: Reach 1 RS: -22450. Legend Flow - S_Q0.1%_werB Flow - S_Q0.1%_werA Flow - S_Q0.1%_werE Flow - S_Q0.1%_werC Flow - S_Q0.1%_werD Flow - S_Q0.1%_werG Flow - S_Q0.1%_werF Flow (m3/s) 2500 2000 1500 1000 500 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 7/1/2001 Time Reakcja przekroju Smolice na Wiśle Q (t) 12
Zbiornik Świnna Poręba w budowie Wpływ zbiornika Świnna Poręba w Krakowie analiza fali tysiącletniej 13
Uzyskane obniżenie zwierciadła wody pod wpływem zbiornika Świnna Poręba Rejon miasta identyfikowany poprzez obiekt na jego obszarze Uzyskane obniżenie zwierciadła wody [cm] dla przepływów wysokich o gwarancjach p% Q 0.1% Q 0.3% minimalne wiarogodne minimalne wiarogodne Stopień wodny Kościuszko 22 34 68 72 Most technologiczny 32 43 67 70 Most Dębnicki 38 53 84 87 Most Grunwaldzki 43 61 74 77 Most PowstańcówŚląskich 44 80 Brak niedoboru Most kolejowy I 46 63 68 70 Most kolejowy II 52 71 68 70 Stopień wodny Dąbie 54 73 69 72 Most Wandy 5 10 37 38 Stopień wodny Przewóz 14
Na jaką wodę realnie chroniony jest Kraków? Modernizacja obwałowań (z uwzględnieniem kryterium architektonicznego) Według Studium... Hydroprojektu Kraków z 1997 roku zmodernizowane wały przeciwpowodziowe miały spełniać następujące warunki: 1) bezpieczny zapas wzniesienia korony wałów ponad rzędną zwierciadła wody miarodajnej Q m =Q 0,5% =2820 m 3 /s - 1,3 m. 2) rzędne korony wałów nie niższe niż rzędne zwierciadła wody kontrolnej Q k =Q 0,1% =3560 m 3 /s (co odpowiada założeniu 1). 15
Na jaką wodę realnie chroniony jest Kraków? Modernizacja obwałowań (c.d.) - Stopień Dąbie 16
Na jaką wodę realnie chroniony jest Kraków? 1. Po zakończeniu modernizacji wałów i bulwarów w Krakowie - rzeczywista przepustowość wałów < 3300 m 3 /s. 2. Dodatkowe obniżenie w/w przepływu bezpiecznego powodowane będzie spiętrzeniem wywoływanym przez stopień Dąbie. Wniosek końcowy: Po modernizacji wałów przeciwpowodziowych i bulwarów w Krakowie wzrośnie istotnie poziom zabezpieczenia przeciwpowodziowego miasta. Bezpieczny przepływ będzie wynosić wówczas około 2900 m 3 /s. Po modernizacji stopnia Dąbie wielkość przepływu bezpiecznego w Krakowie wzrośnie o ok.150 m 3 /s i można ją szacować na około 3000 3100 m 3 /s. 17
Na jaką wodę powinien być chroniony Kraków? Co oznacza przepustowość obwałowań w Krakowie oceniona na wartość 2900 m 3 /s, czy nawet 3000 3100 m 3 /s? Obecnie wartość przepływu Q 0.1% (tysiącletni) wynosi: 3179 m 3 /s bez błędu oszacowania, 3628 m 3 /s z błędem oszacowania. Kraków powinien być chroniony na wodę tysiącletnią z uwzględnieniem błędu oszacowania. Dlaczego? 18
Wynika to z warunków przejścia katastrofalnych przepływów przez Kraków: Przyjęcie wielkości przepływu kontrolnego bez błędu oszacowania, w sytuacji zasilenia Wisły powyżej Krakowa dopływami górskimi należy uznać za ryzykowne. Nie można zaakceptować braku bezpiecznego zapasu wzniesienia korony wałów (budowli ziemnych) ponad zwierciadło wody kontrolnej. Aktualnie przepisy wymagają zachowania bezpiecznego wzniesienia korony wału ponad zwierciadło wody kontrolnej co najmniej 0,3 m. Dotychczas nie analizowano i nie oceniono szczegółowo wpływu objętości fali wezbraniowej na efekty transformacji tej fali. 19
Wynika to z warunków przejścia katastrofalnych przepływów przez Kraków: Na odcinku intensywnej zabudowy miejskiej, powyżej stopnia Dąbie, występuje zalądowanie koryta Wisły. Przepływy maksymalne o wielkości rzędu Q0,1% i wyższe, w kontekście reguł transformacji fali powodziowej należy interpretować inaczej niż przepływy powodziowe niższe. W przypadku przepływów wyższych zanika rola zbiorników retencyjnych. W czasie przepływów katastrofalnych powstają liczne awarie, szkody powodziowe i nieprzewidziane przypadki losowe, mogące pogorszyć warunki odpływu wody, co może dodatkowo spowodować obniżenie bezpieczeństwa przeciwpowodziowego w Krakowie. 20
Efekty oddziaływania Kanału Krakowskiego (w warunkach działania zbiornika Świnna Poręba) 21
Połączone efekty oddziaływania Kanału Krakowskiego i modernizacji stopnia Dąbie (w warunkach działania zbiornika Świnna Poręba) 22
Kompleksowe podejście do ochrony Krakowa przed powodzią w warunkach rozwoju aglomeracji 1. Dokończenie zbiornika Świnna Poręba 2. Dokończenie modernizacji obwałowań 3. Budowa Kanału Krakowskiego wraz z modernizacją stopnia Dąbie 4. Modernizacja stopnia Przewóz 5. Poszukiwanie dalszych, efektywnych rozwiązań, dostosowywanych do rozwoju miasta 23
Kompleksowe podejście do ochrony Krakowa przed powodzią w warunkach rozwoju aglomeracji (c.d.) 24
Kanały ulgi ich geneza i nowoczesny sposób podejścia (1) Przykład Wiednia 1930 po dokonaniu przekopu w starorzeczu 25
Kanały ulgi ich geneza i nowoczesny sposób podejścia (1) Przykład Wiednia (c.d.) 1988 Dunaj po powstaniu Nowego Dunaju i po utworzeniu Wyspy Dunajskiej 26
Kanały ulgi ich geneza i nowoczesny sposób podejścia (2) Zlewnia Sawy dorzecze Dunaju Górna Sawa system zbiorników Środkowa Sawa system kanałów 27
(3) Kanał ulgi w Opolu jako element kompleksowego rozwiązania 28
Ocena końcowa Skuteczność Kanału Krakowskiego pod warunkiem modernizacji stopnia Dąbie: automatycznie działające rozwiązanie, eliminujące błędy człowieka i niepewność prognozy dopływu, pozwalające na przeprowadzenie wód katastrofalnych przez miasto przy znaczącym obniżeniu poziomu ich zwierciadła; rozwiązanie wpływające na podniesienie niezawodności systemu ochrony wałami przeciwpowodziowymi; rozwiązanie gwarantujące znaczący wzrost poziomu bezpieczeństwa, gdyż umożliwia uzyskanie przepustowości koryta Wisły (poszerzonego o Kanał) na poziomie 3200-3300 m 3 /s, zaś przy niewielkiej modernizacji istniejących obwałowań, nawet do 3400 m 3 /s. rozwiązanie atrakcyjne także z innych punktów widzenia. 29