Wpływ zmian klimatycznych na programowanie i prowadzenie gospodarki wodno-ściekowej w miastach. Analiza i przeciwdziałanie zjawiskom suszy i powodzi. Omówienie roli Informatycznego Systemu Osłony Kraju dr Adam Hamerla Główny Instytut Górnictwa tel.: 32 259 22 92 email: ahamerla@gig.eu Patronat honorowy: Sfinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej Sfinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej
Wpływ zmienności klimatycznej na gospodarkę wodno-ściekową w miastach objawia się przede wszystkim podczas wystąpienia zjawisk ekstremalnych. Ekstremalne zjawisko pogodowe siła wyższa lub zdarzenie o charakterze naturalnym lub przypadkowym, nie do uniknięcia, nad którym człowiek nie panuje. Jest to w szczególności: Powódź przejściowe zjawisko hydrologiczne polegające na wezbraniu wód rzecznych lub morskich, powodujące po przekroczeniu przez wodę stanu brzegowego zatopienie znacznych obszarów lądu. Susza długotrwały okres bez opadów atmosferycznych lub z niewielkimi opadami prowadzący do znacznego wyczerpania zasobów wodnych w zlewni.
W warunkach polskich należy szczególnie dbać o zasoby wodne, w skali Europy nasz kraj charakteryzuje bardzo niską dostępność do zasobów wodnych na jednego mieszkańca (zaledwie ok. 36% średniej europejskiej). Zgodnie z danymi opublikowanymi przez UE cały obszar Polski znajduje się w strefie wysokiego deficytu opadów atmosferycznych jako wskaźnika suszy. Wyższy stopień ryzyka przyjmuje się jedynie dla Portugalii i częściowo Hiszpanii.
Jednocześnie obserwuje się wzrost częstotliwości występowania powodzi. Od początku XIX wieku w dorzeczu Odry powodzie wystąpiły w następujących latach: 1813, 1854, 1902, 1903, 1958, 1977, 1981, 1985, 1994, 1995, 1997, 2009, 2010.
Na terenach zurbanizowanych skutki naturalnych zjawisk hydrometeorologicznych potęgowane są przez czynniki powodujące zmiany stosunków wodnych: zabudowa hydrotechniczna koryt cieków, zasadnicze zmiany użytkowania gruntów (zmiany uszczelnienia zlewni), budowa systemów kanalizacyjnych, prace melioracyjne, pobory i zrzuty wody, budowa zbiorników retencyjnych, przerzuty wody między dorzeczami, odwadnianie i intensywna, długotrwała eksploatacja wód podziemnych.
Główną determinantą zmian w obrębie obszarów zurbanizowanych jest wzrost stopnia uszczelnienia zlewni.
Zagrożenie powodziowe wynika nie tylko bezpośrednio ze strony dużych rzek, ale także jej dopływów, które w wyniku intensywnej działalności gospodarczej i urbanizacji zmieniają w sposób ciągły swój charakter stwarzając zagrożenie również na obszarach nie położonych w bezpośrednim sąsiedztwie rzeki.
Podstawową zasadą w tradycyjnych metodach odprowadzania spływów opadowych z miasta jest jak najszybsze odprowadzenie ich do kanału i równie szybki zrzut kanałami do cieku zwiększając stopień zagrożenia powodziowego.
Spośród działań inwestycyjnych wpływających na zmniejszenie ryzyka powodziowego najczęściej wymienia się: budowę zbiorników retencyjnych, suchych zbiorników oraz polderów, pogłębianie i regulację koryt rzek, budowę / przebudowę wałów przeciwpowodziowych, retencję kanałową na kanalizacji deszczowej i ciekach. Należy pamiętać że zrównoważone zagospodarowanie terenów miejskich opartych na niebiesko-zielonej sieci może w sposób znaczący ograniczać ryzyko podtopień.
Pogłębianie i regulacja koryt rzecznych nie zawsze (wręcz rzadko) stanowi właściwy środek ochrony przeciwpowodziowej, gdyż powoduje każdorazowo przyspieszenie odpływu wód i zmniejszenie czasu retencji w zlewni, przyczyniając się tym samym do wzrostu zagrożenia w części zlewni położonej niżej.
Retencja kanałowa na sieci deszczowej szczególnie w dużych miastach ogranicza podtopienia i spowalnia odpływ wód do cieków. Wykorzystanie naturalnej retencji na małych, lokalnych ciekach i rowach, szczególnie tych posiadających wyraźnie zarysowaną dolinę. Budowa małych zastawek na rowach z regulowanym upustem szczególnie w wyższych częściach zlewni może skutecznie ograniczyć negatywne zjawiska podczas deszczy nawalnych.
Współpraca organizacyjna i inwestycyjna zarówno w budowie systemu ochrony przeciwpowodziowej jak i sposobie gospodarowania przestrzenią w zlewniach może zwielokrotnić efekt uzyskany dzięki działaniom inwestycyjnym w obrębie miasta czy gminy. Rzeki i ich zlewnie podobnie jak i zdarzenia ekstremalne nie znają granic administracyjnych.
Programowanie i prowadzenie gospodarki wodno-ściekowej w miastach, w tym i przeciwdziałanie zjawiskom suszy i powodzi powinno opierać się na rzetelnych, aktualnych danych oraz nowoczesnych metodach modelowania zjawisk ekstremalnych.
Szerszy dostęp do danych hydrometeorologicznych i kartograficznych oraz nowoczesne narzędzia analityczne zwiększają możliwości ochrony przed skutkami zjawisk ekstremalnych.
Wykorzystanie danych z lotniczego skaningu laserowego zalety i możliwości przenikanie wiązki lasera przez pokrywę roślinną, dzięki czemu systemy mogą rejestrować więcej niż jedno echo pojedynczej wiązki laserowej, możliwość pozyskania dodatkowych danych intensywność odbicia, atrybutu RGB ważnych przy automatycznej klasyfikacji punktów, Nieosiągalna dotychczas jakość danych w porównaniu z kosztami i czasem ich pozyskania, Bardzo duża niezależność pozyskiwania danych od czynników zewnętrznych.
lepsze rozpoznanie zagrożenia powodziowego, detekcja zmian ukształtowania terenu, automatyczna klasyfikacja pokrycia terenu, lepsza analiza komponentów środowiska przyrodniczego, nowoczesne narzędzie do planowania przestrzeni miejskiej.
Radarowe dane meteorologiczne: baza danych i moduł zarządzania danymi, moduł zbiorczej mapy radarowej, moduł łączenia danych radarowych z danymi satelitarnymi, moduł meteorologicznej prognozy ultrakrótkoterminowej, moduł danych hydrologicznych, moduły wykrywania groźnych zjawisk i ostrzeżeń, moduły przekrojów pionowych atmosfery do wysokości kilkunastu kilometrów, modły śledzenia obiektów, na przykład stref burz i opadów.
Modele hydrauliczne sieci rzecznej schematyzacja sieci hydrograficznej, obiekty hydrotechniczne na sieci, przekroje korytowe i dolinowe, analiza zlewni, Model transformacji opadu w odpływ
Zarządzanie zlewnią miejską na podstawie danych rzeczywistych System kontroli w czasie rzeczywistym RTC model zarządzania miejskim systemem kanalizacyjnym oparty na kontroli w czasie rzeczywistym zmiennych procesowych i (prawie) w tym samym czasie, wykorzystanie przesłanych danych do sterowania urządzeniami zainstalowanymi na sieci kanalizacyjnej, w celu optymalnego wykorzystania instalacji odprowadzania i oczyszczania ścieków.
Kontrola w czasie rzeczywistym (RTC) jest jedną z opcji poprawy zarządzania sieciami wodno-kanalizacyjnymi. Budowa systemu RTC może ale nie musi obejmować przebudowy infrastruktury kanalizacyjnej. Zastosowanie metody w większości przypadków pozwala na: Optymalizację działania systemu odbioru i oczyszczania ścieków, Redukcję zanieczyszczeń odprowadzanych do środowiska, Zapewnienie skutecznej ochrony przed podtopieniami w zlewni, Minimalizację nakładów inwestycyjnych, Minimalizację wydatków na eksploatację systemu. Według danych literaturowych wdrożenie systemu RTC w przeważającej ilości przypadków powinno spowodować osiągnięcie znaczących zysków/oszczędności zarówno ekonomicznych jak i środowiskowych.
Informatyczny System Osłony Kraju przed nadzwyczajnymi zagrożeniami (ISOK) Wstępna ocena ryzyka powodziowego dla Polski, Mapy zagrożeń: - Mapy zagrożenia powodziowego, - Mapy ryzyka powodziowego, - Mapy zagrożeń meteorologicznych, - Mapy innych zagrożeń, Baza Danych Obiektów Topograficznych, Numeryczny model rzeźby i pokrycia terenu, System zarządzania NMT, Ortofotomapa cyfrowa.
Dynamika zmian w zlewniach, szczególnie na obszarach zurbanizowanych, wymaga stałego monitoringu i modelowania przebiegu zjawisk ekstremalnych, Zwiększony dostęp do danych umożliwia coraz lepsze zabezpieczenie przed skutkami tych zjawisk, Modelowanie zjawisk powinno stanowić podstawę do działań prowadzonych w zlewniach, Koszty związane ze skutkami zjawisk ekstremalnych są niewspółmierne z kosztami modelowania zjawisk i beneficjami z niego wynikającymi.
Planowanie działań przeciwpowodziowych w zlewni zurbanizowanej, Analiza zmian zagospodarowania i stopnia uszczelnienia zlewni wraz z oceną jej skutków, Optymalizacja gospodarki ściekowej, w tym zarządzanie wodami deszczowymi, Określenie potencjału zlewni w zakresie zwiększenia jej retencji, Projektowanie działań hydrotechnicznych w dolinach rzecznych, Racjonalizacja kosztów prowadzenia gospodarki wodno-ściekowej.
Dziękuję za uwagę Zapraszamy na stronę projektu Patronat honorowy: Sfinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej Niniejszy materiał został opublikowany dzięki dofinansowaniu Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej. Za jego treść odpowiada wyłącznie Główny Instytut Górnictwa