Załącznik nr 1 do specyfikacji technicznej dla Projektu pn: Analiza programu inwestycyjnego w zlewni Nidy Wytyczne w zakresie standardów opracowania danych hydrologicznych, geodezyjnych, modelowania hydraulicznego, generowania stref zalewowych i opracowania warstw przestrzennych w środowisku GIS na przykładzie specyfikacji technicznej do opracowania Analiza zagrożenia powodziowego w zlewni Nidy, zrealizowanego przez RZGW w Krakowie w 2013 r.
REGIONALNY ZARZĄD GOSPODARKI WODNEJ W KRAKOWIE R Z G W Analiza zagrożenia powodziowego w zlewni Nidy Specyfikacja techniczna Kraków, 2012 2
Spis treści A. Określenie przedmiotu zamówienia... 6 B. Określenie obszaru... 8 C. Opis wykonanego Studium... 11 1. Wykonane prace geodezyjne... 12 2. Przeprowadzone obliczenia hydrologiczne... 13 3. Przeprowadzone obliczenia hydrauliczne... 15 4. Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego dla wód o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia p=50%, p=20%, p=10%, p=5%, p=2%, p=1%, oraz p=0.5%... 16 D. Zakres zamawianych prac... 17 5. Identyfikacja danych wejściowych i zebranie kompletu materiałów... 17 6. Wykonanie koniecznych prac geodezyjnych... 20 6.1. Opracowanie geodezji przekrojów poprzecznych... 20 6.2. Inwentaryzacja oraz opracowanie geodezji obiektów inżynierskich... 26 6.3. Inwentaryzacja geodezyjna obwałowań przeciwpowodziowych... 36 7. Przeprowadzenie obliczeń hydrologicznych i hydraulicznych... 37 7.1. Obliczenia hydrologiczne... 37 7.1.1. Zlewnie kontrolowane... 37 7.1.2. Zlewnie niekontrolowane... 41 7.2. Opracowanie modelu hydraulicznego (model jednowymiarowy)... 44 7.2.1. Etapy budowy modelu... 44 8. Wyznaczenie stref zalewowych dla wód o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia p=50%, p=20%, p=10%, p=5%, p=2%, p=1%, p=0,5% oraz p=0,2%... 52 8.1. Numeryczny Model Powierzchni Wody... 52 8.2. Generowanie stref zagrożenia powodziowego... 53 8.3. Interpretacja i weryfikacja stref zagrożenia powodziowego... 55 8.4. Utworzenie scalonych stref zalewowych... 55 9. Opracowanie wyników i raportu końcowego... 56 9.1. Mapa cyfrowa... 56 10. Raporty cząstkowe... 74 11. Raport końcowy... 77 3
12. Wykaz materiałów przekazywanych przez Zamawiającego:... 79 Spis rysunków Rys.1. Obszar zlewni objęty opracowaniem... 8 Rys.2. Lokalizacja zlewni, dla których wykonano obliczenia hydrologiczne... 14 Rys.3. Fragment struktury sieci rzecznej... 15 Rys.4. Lokalizacja posterunków wodowskazowych... 18 Rys.5. Schemat tworzenia przekrojów przez terasy zalewowe... 21 Rys.6. Schemat kodowania form pokrycia... 23 Rys.7. Przykładowy szkic sytuacyjny... 24 Rys.8. Przykładowy rysunek przekroju... 25 Rys.9. Przykład rozmieszczenia punktów pomiarowych dla mostu... 29 Rys.10. Schemat transformacji do układu prostokątnego... 29 Rys.11. Przykładowy schemat przekroju z wprowadzonym obiektem... 31 Rys.12. Przykładowy schemat pomiarów geodezyjnych i szkic sytuacyjny... 33 Rys.13. Przykładowy przekrój z odwzorowaniem geometrii... 35 Rys.14. Metoda ekstrapolacji w górę biegu rzeki... 38 Rys.15. Metoda ekstrapolacji w dół biegu rzeki... 38 Rys.16. Zlewnie kontrolowane (model opad- odpływ)... 41 Rys.17. Zlewnie niekontrolowane (opad-odpływ)... 43 Rys.18. Schemat warunków brzegowych... 47 Rys.19. Numeryczny model powierzchni wody (NMPW)... 53 Rys.20. Numeryczny Model powierzchni terenu (NMT)... 54 Rys.21. Wygenerowana strefa zalewowa... 54 Rys.22. Schemat połączenia stref zalewowych... 55 Spis tabel Tab. 1. Wykaz rzek objętych opracowaniem... 8 Tab. 2. Lista beneficjentów... 9 Tab. 3. Wykaz rzek objętych wykonanym opracowaniem... 11 Tab. 4. Wykaz pomierzonych przekrojów korytowych... 12 Tab. 5. Wykaz wodowskazów, dla których pozyskane będą dane hydrologiczne... 18 4
Tab. 6. Wykaz zlewni niekontrolowanych, dla których pozyskane zostaną dane hydrologiczne (opad średni w zlewni)... 19 Tab. 7. Wykaz zlewni kontrolowanych, dla których pozyskane zostaną dane hydrologiczne (opad średni)... 19 Tab. 8. Wykaz stacji opadowych, dla których pozyskane zostaną hietogramy opadów historycznych... 19 Tab. 9. Schemat identyfikacji form pokrycia terenu... 22 Tab. 10. Schemat zestawienia tabelarycznego przekrojów... 23 Tab. 11. Zlewnie kontrolowane, dla których Wykonawca określi przepływy prawdopodobne (poza granicami stosowalności ekstrapolacji przepływów) w oparciu o model hydrologiczny... 40 Tab. 12. Zlewnie niekontrolowane, dla których wykonawca określi przepływy prawdopodobne w oparciu o model hydrologiczny... 43 Tab. 13. Przykładowe przyporządkowanie rodzaju gleby do grupy glebowej... 44 Tab. 14. Wykaz symboli dla warstw wektorowych... 71 Tab. 15. Przykładowa tabela z wynikami obliczeń... 78 5
A. Określenie przedmiotu zamówienia Przedmiotem zamówienia jest realizacja projektu pn: Analiza zagrożenia powodziowego w zlewni Nidy finansowanego ze środków Programu Ochrony przed Powodzią w Dorzeczu Górnej Wisły. Projekt obejmuje opracowanie na podstawie aktualnych danych hydrologicznych i geodezyjnych modeli hydraulicznych oraz przeprowadzenie obliczeń dla ośmiu wód o prawdopodobieństwie przewyższenia p=50%, p=20%, p=10%, p=5%, p=2%, p=1%, p=0,5% oraz p=0,2%.stanowi on jednocześnie uzupełnienie projektu Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego w zlewni rzeki Nidy jako integralny element studium ochrony przeciwpowodziowej (zwane dalej Studium) wykonanego na zlecenie RZGW w Krakowie w 2009r. o cieki lub ich odcinki nieuwzględnione w w/w opracowaniu, które będą objęte Analizą programu inwestycyjnego w zlewni Nidy. W ramach opracowania zaktualizowane zostaną również obliczenia hydrologiczne i hydrauliczne w oparciu o aktualne dane z IMGW (w przypadku, gdy różnią się od przyjętych w projekcie Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego w zlewni rzeki Nidy jako integralny element studium ochrony przeciwpowodziowej ) decyzję o konieczności aktualizacji obliczeń podejmie Zamawiający po uzyskaniu informacji w tym zakresie z IMGW. W celu zaktualizowania obliczeń Zamawiający przekaże Wykonawcy Specyfikację techniczną wraz z załącznikami sporządzoną na potrzeby ww. projektu. Bezpośrednim celem przedmiotowego opracowania będzie wykorzystanie jego wyników w będącym jego rozwinięciem opracowaniu p.n. Analiza programu inwestycyjnego w zlewni Nidy, a w dalszej perspektywie czasowej w planie zarządzania ryzykiem powodziowym w dorzeczu. Dodatkowo wyniki projektu będą służyły statutowej działalności Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Krakowie w zakresie opiniowania dokumentacji technicznej zamierzeń inwestycyjnych mających wpływ na warunki ochrony przeciwpowodziowej, projektów decyzji o warunkach zabudowy, projektów decyzji o lokalizacji inwestycji celu publicznego, planu zagospodarowania przestrzennego województwa, studiów uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego gmin oraz miejscowych planów zagospodarowania przestrzennego. Wyniki opracowania, analogicznie jak miało to miejsce w przypadku projektu p.n. Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego w zlewni rzeki Nidy jako integralny 6
element studium ochrony przeciwpowodziowej zostaną przekazane władzom samorządowym (Urząd Marszałkowski Województwa Świętokrzyskiego oraz Urzędy Gmin i Miast położonych w zlewni Nidy, na obszarze objętym projektem). Zakres niniejszego opracowania nie powiela prac prowadzonych w ramach projektu ISOK. Przed zakończeniem projektu Wykonawca zobowiązany jest do wymiany informacji z Centrum Modelowania Powodziowego IMGW w Krakowie, dotyczących wyników modelowania na styku obu Projektów w celu zachowania zgodności wyników modelowania na połączeniu sieci rzecznej objętej przedmiotowym opracowaniem i sieci rzecznej projektu ISOK. 7
B. Określenie obszaru Opracowanie dotyczy obszaru zlewni Nidy położonej całkowicie w granicach administracyjnych województwa świętokrzyskiego. Rys.1. Obszar zlewni objęty opracowaniem Zakres prac przewidzianych w Projekcie dotyczy dopływów rzeki Nidy o łącznej długości 294,5 km. Wykaz rzek objętych opracowaniem zamieszczono w poniższej tabeli. Tab. 1. Wykaz rzek objętych opracowaniem Lp. Nazwa rzeki Orientacyjna długość [km] 1. Biała Nida (do przekroju wodowskazowego Mniszek) 35,0 2. Czarna Nida (do przekroju wodowskazowego Morawica) 44,5 3. Łososina Wierna Rzeka (do przekroju wodowskazowego Bocheniec) 35,0 4. Lubrzanka 36,0 8
Lp. Nazwa rzeki Orientacyjna długość [km] 5. Bobrza 51,0 6. Sufraganiec 15,5 7. Silnica 17,5 8. Mierzawa 60,0 Razem 294,5 Beneficjentami uzyskanych wyników projektu są podmioty wyspecyfikowane w poniższej tabeli. Tab. 2. Lista beneficjentów Lp. Nazwa urzędu 1. Małopolski Urząd Wojewódzki w Krakowie Biuro Programu Ochrony przed Powodzią w Dorzeczu Górnej Wisły 2. Świętokrzyski Urząd Wojewódzki w Kielcach 3. Urząd Marszałkowski Województwa Świętokrzyskiego 4. Starostwo Powiatowe w Busku 5. Starostwo Powiatowe w Jędrzejowie 6. Starostwo Powiatowe w Kielcach 7. Starostwo Powiatowe w Miechowie 8. Starostwo Powiatowe w Pińczowie 9. Starostwo Powiatowe we Włoszczowie 10. Urząd Gminy Bieliny 11. Urząd Miasta i Gminy Chęciny 12. Urząd Gminy Daleszyce 13. Urząd Gminy Górno 14. Urząd Gminy Imielno 15. Urząd Miasta i Gminy Jędrzejowie 16. Urząd Gminy Kije 17. Urząd Gminy Kozłów 18. Urząd Gminy Łopuszno 19. Urząd Miasta Kielce 20. Urząd Miasta i Gminy w Małogoszczu 21. Urząd Gminy Masłów 22. Urząd Gminy Michałów 23. Urząd Gminy Miedziana Góra 24. Urząd Gmina Morawica 9
Lp. Nazwa urzędu 25. Urząd Gminy Moskorzew 26. Urząd Gminy Nagłowice 27. Urząd Gminy Nowy Korczyn 28. Urząd Gminy Oksa 29. Urząd Gminy Piekoszów 30. Urząd Miasto i Gmina Pińczów 31. Urząd Gminy Radłów 32. Urząd Gminy Radoszyce 33. Urząd Miasta i Gminy Sędziszowa 34. Urząd Gminy Sitkówka - Nowiny 35. Urząd Gminy Sobków 36. Urząd Gminy Strawczyn 37. Urząd Gminy Wiślica 38. Urząd Gminy Włoszczowa 39. Urząd Gminy Wodzisław 40. Urząd Gminy Zagnańsk 41. Urząd Gminy Złota 42. Zarząd Zlewni Wisły Sandomierskiej w Sandomierzu 10
C. Opis wykonanego Studium Niniejsze opracowanie stanowi uzupełnienie projektu Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego w zlewni rzeki Nidy jako integralny element studium ochrony przeciwpowodziowej wykonanego na zlecenie RZGW w Krakowie w 2009r. W związku z tym faktem, w przedmiotowej specyfikacji opisano główne etapy prac w Studium, w zakresie pokrywającym się ze zlecanymi do wykonania pracami. Należy pamiętać, iż wykonane w ramach przedmiotowej Analizy. modele hydrauliczne oraz strefy zalewowe mają być wykonane w standardzie produktów Studium oraz zbieżne z wykonanymi w Studium i przekazanymi Wykonawcy do wykorzystania produktami. Należy przyjąć następujące zasady: Modele odcinków cieków wykonanych w Analizie mają zaczynać się od ostatnich przekrojów modeli wykonanych w Studium (ostatni przekrój jest dolnym warunkiem brzegowym dla nowego modelu). Strefy zalewowe opracowane w ramach Studium należy połączyć wykonanymi w Analizie strefami, w taki sposób aby zachować ich ciągłość. Projekt p.n. Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego w zlewni rzeki Nidy jako integralny element studium ochrony przeciwpowodziowej obejmował 9 cieków wyspecyfikowanych w poniższej tabeli. Tab. 3. Wykaz rzek objętych wykonanym opracowaniem Lp. Nazwa rzeki Długość rzeki [km] 1. Nida 125,3 2. Czarna Nida 26,4 3. Łososina 4,6 4. Mierzawa 6,4 5. Struga Podłęska 6,5 6. Struga Chwałowicka 8,0 7. Jakubówka 9,8 8. Kruczka 2,3 9. Ciek spod Tura 3,3 Suma: 192,6 11
Zakres ww. projektu składał się z następujących etapów prac: 1. Wykonanie koniecznych prac geodezyjnych: opracowanie geodezji przekrojów poprzecznych, inwentaryzacja oraz opracowanie geodezji obiektów inżynierskich, inwentaryzacja geodezyjna obwałowań przeciwpowodziowych. 2. Przeprowadzenie obliczeń hydrologicznych i hydraulicznych: obliczenia hydrologiczne, opracowanie modelu hydraulicznego. 3. Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego dla wód o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia p=50%, p=20%, p=10%, p=5%, p=2%, p=1% oraz p=0,5% w oparciu o wyniki modelowania. Poniżej zaprezentowano krótki opis poszczególnych działań: 1. Wykonane prace geodezyjne W ramach przygotowania danych wejściowych do modeli hydraulicznych wykonano prace geodezyjne polegające m.in. na pomiarze terenowym przekrojów korytowych oraz konstrukcji obiektów inżynierskich, takich jak mosty i budowle hydrotechniczne. Przekroje poprzeczne rozmieszczono w odległości od 250 do 500 m. W sumie wykonano 252 przekrojów korytowych, w tym 34 przy obiektach mostowych i 5 przy obiektach hydrotechnicznych. Szczegółowy wykaz pomierzonych przekrojów ilustruje tabela Tab. 4. Tab. 4. Wykaz pomierzonych przekrojów korytowych Ilość pomierzonych przekrojów korytowych Lp. Nazwa rzeki bez obiektu przy obiektach mostowych przy obiektach hydrotechnicz nych Suma 1. Nida 109 15 0 124 2. Czarna Nida 30 5 0 35 12
Ilość pomierzonych przekrojów korytowych Lp. Nazwa rzeki bez obiektu przy obiektach mostowych przy obiektach hydrotechnicz nych Suma 3. Łososina 6 1 2 9 4. Mierzawa 12 3 1 16 5. Struga Podłęska 11 5 0 16 6. Struga Chwałowicka 10 1 0 11 7. Jakubówka 20 4 2 26 8. Kruczka 6 0 0 6 9. Ciek spod Tura 9 0 0 9 Suma: 213 34 5 252 Wykonano również szczegółową inwentaryzację wszystkich odcinków obwałowań znajdujących się na obszarze objętym projektem. Inwentaryzacja ta polegała na pomiarze rzędnych korony i podstawy skarpy odwodnej wału w miejscach wykonanych przekrojów poprzecznych, a także w punktach pośrednich pomiędzy przekrojami, oddalonych od siebie średnio o 50 m. Inwentaryzacją objęto również wszystkie śluzy wałowe, określając za pomocą współrzędnych ich lokalizację. 2. Przeprowadzone obliczenia hydrologiczne Obliczenia hydrologiczne wykonano dla 4 zlewni kontrolowanych oraz dla 9 zlewni niekontrolowanych. Lokalizacje poszczególnych zlewni przedstawiono poniżej (Rys.2.). 13
Rys.2. Lokalizacja zlewni, dla których wykonano obliczenia hydrologiczne Dla zlewni kontrolowanych dane hydrologiczne pozyskano od IMGW, na ich bazie w oparciu o metodę Politechniki Warszawskiej zostały określone hydrogramy hipotetyczne. Wszystkie stworzone hydrogramy hipotetyczne zostały zweryfikowane w oparciu o fale historyczne w odpowiednich przekrojach wodowskazowych. Dla zlewni niekontrolowanych obliczenia przepływów maksymalnych o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia zostały przeprowadzone z wykorzystaniem modeli matematycznych typu opad-odpływ, co pozwoliło na znalezienie zależności między wybraną charakterystyką odpływu a parametrami wpływającymi na jego wielkość i dynamikę. Do obliczeń przyjęto opad o określonym prawdopodobieństwie wystąpienia oraz czasie trwania wynoszącym 24 godziny, a rozkładu wysokości opadu w czasie dokonano w oparciu o metodę opisaną przez Kupczyk i Suligowskiego. W obliczeniach zastosowano równania opracowane dla stacji Kielce. Dane wejściowe do modelu, tj. opad efektywny wyznaczono metodą CN-SCS, z uwzględnieniem wpływu zagospodarowania terenu, rodzaju gleb, charakteru pokrywy roślinnej oraz stanu uwilgotnienia zlewni na wartość przepływu kulminacyjnego. 14
3. Przeprowadzone obliczenia hydrauliczne Model hydrauliczny, z uwagi na rozmiar obszaru objętego modelowaniem oraz długość i strukturę sieci rzecznej (fragment struktury przedstawia rysunek Rys.3), został podzielony na dwie części górną i dolną. Punktem podziału struktury hydraulicznej modelu był wodowskaz Brzegi. W celu uwzględnienia wpływu cofki od Wisły modelem objęto również odcinek Wisły od wodowskazu Karsy do wodowskazu Szczucin. Rys.3. Fragment struktury sieci rzecznej Dla cieków kontrolowanych kalibrację i weryfikację modeli wykonano w przekrojach wodowskazowych. Kalibracja polegała na określeniu parametrów modelu w taki sposób aby otrzymać zgodny z powodziowym wezbraniem historycznym, obliczeniowy rozkład przepływów i stanów wody w profilu podłużnym rzeki. Zgodność ta sprowadzała się do uzyskania zbieżnych hydrogramów przepływów i stanów wody, zarówno pod względem wartości jak i czasu w punktach kalibracyjnych. Weryfikacja modelu wykonywana była na wezbraniu powodziowym innym niż wezbranie, dla którego wykonano kalibrację. Polegała na ocenie zgodności hydro- 15
gramów historycznych i obliczeniowych Q(t) i H(t) pod względem wartości i czasu w tych samych punktach oraz w oparciu o te same parametry modelu, dla których wykonano kalibrację. Kalibracja została przeprowadzona na wezbraniu z lipca 1997 roku, a weryfikacja na wezbraniu z lipca 2001 roku. Dla pozostałych, niekontrolowanych cieków w zlewni Nidy kalibracja i weryfikacja polegała na iteracyjnym doborze współczynników szorstkości w celu uzyskania wyników, które w sposób najbardziej zbliżony do rzeczywistego opisywałyby charakter modelowanego cieku. Dla wszystkich cieków parametry kalibracji i weryfikacji uzyskały ocenę gwarantującą odwzorowanie rzeczywistości w wysokim stopniu. 4. Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego dla wód o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia p=50%, p=20%, p=10%, p=5%, p=2%, p=1%, oraz p=0.5% Wyznaczenia zasięgu stref zagrożenia powodziowego dokonano w oparciu o analizę przecięcia numerycznego modelu powierzchni wody (NMPW) z numerycznym modelem terenu (NMT). Wykorzystany NMT pochodził z Zasobu Geodezyjnego Kraju i został opracowany w oparciu o zdjęcia lotnicze z lat 2003 2004. W wyniku przeprowadzonego przecięcia uzyskano tzw. mapę różnicową, na której wartości ujemne oznaczają teren znajdujący się nad wodą, zaś wartości dodatnie teren znajdujący się pod wodą, czyli głębokość wody w strefie zalewowej (licząc od poziomu NMT). Punkty, w których różnica wyniosła zero stworzyły linię graniczną, stanowiącą granicę strefy zalewowej. Numeryczny model powierzchni wody został wyznaczony w oparciu o profile poprzeczne zwierciadła wody tzw. izolinie, przy założeniu, że przebieg izolinii jest właściwy dla kształtowania się zwierciadła wody w korycie rzeki (prostopadły do doliny rzeki). Rzędne wysokościowe służące do budowy modelu stanowiły rzędne zwierciadła wód prawdopodobnych opracowane w ramach obliczeń modelowania hydraulicznego. 16
D. Zakres zamawianych prac Wymienione poniżej prace będą podlegać opisowi w raportach cząstkowych, przedstawianych przez Wykonawcę (zgodnie z pkt. 10 specyfikacji). Akceptacja raportów cząstkowych przez Zamawiającego warunkować będzie rozpoczęcie prac w zakresach opisanych w poszczególnych rozdziałach. 5. Identyfikacja danych wejściowych i zebranie kompletu materiałów Konieczne do wykorzystania przy realizacji zadania produkty kartograficzne takie jak: numeryczny modelu terenu (NMT), ortofotomapy w skali 1:5000 oraz mapy topograficzne w skali 1:10000 w układzie PUWG 1992 udostępnione zostaną przez zleceniodawcę po podpisaniu umowy z wybranym wykonawcą. Listy godeł poszczególnych produktów kartograficznych, które zostaną udostępnione wykonawcy stanowią załączniki B, C i D. Niezbędne do przeprowadzenia obliczeń dane hydrologiczno-meteorologiczne Wykonawca powinien pozyskać z Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej (dane te po zakończeniu prac należy przekazać Zamawiającemu). W przypadku konieczności aktualizacji obliczeń w modelach hydraulicznych cieków ujętych w Studium, Zamawiający wystąpi do IMGW z zapytaniem o zmiany wartości przepływów maksymalnych w stosunku do danych pozyskanych w 2009r., a odpowiedź przekaże Wykonawcy. Dla każdego wodowskazu wymienionego w tabeli Tab. 5. należy pozyskać następujące dane: przepływy prawdopodobne o prawdopodobieństwie przewyższenia p=50%; 20%; 10%; 5%; 2%; 1%; 0,5%, 0,3%, 0,2% oraz 0,1%; hydrogramy przepływów wezbraniowych (czas trwania do 10 dni) z dwóch największych wezbrań, które miały miejsce w ostatnich 30-tu latach w celu wykorzystania w procesie kalibracji i weryfikacji, krzywe natężenia przepływu z okresu odpowiadającego wezbraniom wyspecyfikowanym w punkcie powyżej. 17
Tab. 5. Wykaz wodowskazów, dla których pozyskane będą dane hydrologiczne Lp. Wodowskazy Rzeka 1 Słowik Bobrza 2 Bocheniec Łososina 3 Morawica Czarna Nida 4 Daleszyce Czarna Nida 5 Tokarnia Czarna Nida 6 Pińczów Nida 7 Brzegi Nida 8 Mniszek Nida 9 Michałów Sędziszówka 10 Wisła Karsy Rys.4. Lokalizacje posterunków wodowskazowych w zlewni Nidy obrazuje rysunek Rys.4. Lokalizacja posterunków wodowskazowych 18
Dla każdej zlewni należy pozyskać z IMGW następujące dane: średnia wysokość opadów w zlewni (wg Tab. 6. oraz Tab. 7. ) o prawdopodobieństwa wystąpienia p=50%; 20%; 10%; 5%; 2%; 1%; 0,5% i 0,2% i czasie trwania t= 24 godz; hietogramy opadów historycznych dla jednego zjawiska dla stacji opadowych (wg Tab. 8. ). Tab. 6. Wykaz zlewni niekontrolowanych, dla których pozyskane zostaną dane hydrologiczne (opad średni w zlewni) L.p. Zlewnia niekontrolowane 1 Lubrzanka 2 Sufraganiec 3 Silnica Tab. 7. Wykaz zlewni kontrolowanych, dla których pozyskane zostaną dane hydrologiczne (opad średni) L.p. Zlewnia kontrolowane 1 Bobrza do w. Słowik 2 Łososina do w. Bocheniec 3 Biała Nida do w. Mniszek 4 Mierzawa do w. Michałów Tab. 8. Wykaz stacji opadowych, dla których pozyskane zostaną hietogramy opadów historycznych L.p. stacja opadowa 1 Konieczno 2 Rykoszyn 3 Bartków 4 Miechów Wykonawca winien określić źródła i rodzaje zagrożenia powodziowego oraz dokonać analizy historii powodzi w obszarze objętym opracowaniem. Analizę należy 19
przeprowadzić na bazie danych hydrologiczno-meteorologicznych, dostępnej dokumentacji oraz zachowanych znaków wielkiej wody. 6. Wykonanie koniecznych prac geodezyjnych 6.1. Opracowanie geodezji przekrojów poprzecznych Przekroje poprzeczne powinny obejmować swym zasięgiem całą dolinę rzeki, czyli koryto cieku i terasy zalewowe po obu stronach koryta, tzn. powinny stanowić tzw. przekroje dolinowe. Część przekroju dolinowego dotyczącą koryta cieku należy pomierzyć geodezyjnie w terenie (tzw. typowy przekrój korytowy), natomiast część dotyczącą teras zalewowych należy odwzorować (wygenerować) w oparciu o udostępniony przez zamawiającego numeryczny model terenu (NMT). Przekroje korytowe powinny być tak pomierzone, aby oprócz samego koryta cieku obejmowały również pas terenu o szerokości około 10-20 m licząc na prawo i na lewo od górnej krawędzi skarpy brzegowej koryta. Taki sposób wykonania przekrojów korytowych warunkuje w dalszej kolejności możliwość ich połączenia z przekrojami dla teras zalewowych wygenerowanymi w oparciu o NMT, w efekcie czego powstaną przekroje dolinowe. Przekroje korytowe należy lokalizować w odległościach nie większych, niż co 500 m, licząc po długości cieku i sytuować prostopadle do jego osi. Dodatkowo, jeżeli na analizowanym odcinku cieku znajduje się posterunek wodowskazowy, należy wykonać przekrój poprzeczny w miejscu jego lokalizacji. Szacunkowa minimalna ilość wszystkich przekrojów korytowych, które należy pomierzyć w terenie wynosi ok. 610 szt. Przekroje przez terasy zalewowe, które będą generowane w oparciu o NMT, należy sytuować prostopadle do głównego kierunku biegu doliny, tj. prostopadle do przebiegu warstwic na głównych zboczach ograniczających dolinę cieku z jego prawej i lewej strony (zgodnie z rysunkiem Rys.5). W przypadku cieków obwałowanych przekroje przez terasy zalewowe należy wydłużyć do korony obwałowań. 20
Rys.5. Schemat tworzenia przekrojów przez terasy zalewowe Na lokalizację przekrojów korytowych należy wybierać miejsca charakterystyczne, tzn. reprezentatywne dla odcinka koryta poniżej i powyżej przekroju (należy brać pod uwagę zmienność kształtu koryta, nachylenia i materiału dna). Należy unikać lokalizowania przekrojów w miejscach nagłych zmian kierunku przepływu wody (ostre łuki, meandry, itp.). Przekroje korytowe powinny możliwie jak najdokładniej odzwierciedlać kształt koryta cieku. Niedopuszczalne jest odwzorowanie koryta za pomocą trzech punktów (brzeg, dno, brzeg), jak również uproszczenie jego geometrii do przekroju trapezowego. Pomiary geodezyjne dla przekrojów korytowych powinny być wykonywane od strony lewej do prawej, patrząc w kierunku biegu cieku. 21
Zarówno w przypadku typowych przekrojów poprzecznych, jak również w przypadku przekrojów dla obiektów inżynierskich, należy zidentyfikować formy pokrycia terenu, zgodnie z zamieszczonym w tabeli Tab. 9. schematem kodowania. Tab. 9. Schemat identyfikacji form pokrycia terenu Część przekroju Rodzaj pokrycia terenu Kod Koryto cieku Skarpy i terasa zalewowa ziemia, muł K01 piasek K02 drobny żwir K03 gruby żwir K04 kamienie K05 trawa - niska T01 - wysoka T02 uprawy zbożowe T03 las - rzadki T04 - gęsty T05 zakrzaczenia - niskie T06 - wysokie T07 nieużytki T08 drogi - asfalt T09 - beton T10 - tłuczeń T11 - droga gruntowa T12 obiekty kubaturowe (zabudowa) - niska T13 - wysoka T14 Kolejność kodowania dla poszczególnych punktów pomiarów geodezyjnych (pikiet) musi być zgodna z kierunkiem wykonywania przekroju, tj. od lewej do prawej (patrząc zgodnie z kierunkiem przepływu wody w cieku), przy czym wartość kodu w danym punkcie pomiarowym powinna być przypisana do odcinka go poprzedzającego (wg schematu zamieszczonego na rysunku Rys.6). Zwraca się uwagę, iż dla jednego odcinka pomiędzy kolejnymi punktami pomiarowymi można zdefiniować tylko jeden kod formy pokrycia terenu. 22
Nr przekroju i punktu pomiarowego Współrzędna X Współrzędna Y Odległość [m] Rzędna [m n.p.m.] Kod formy pokrycia terenu Rys.6. Schemat kodowania form pokrycia Operat geodezyjny z pomiarów korytowych przekrojów poprzecznych powinien zawierać: zestawienie tabelaryczne przekrojów wraz z identyfikacją kodów form pokrycia terenu (w arkuszu Excel zgodnie z tabelą Tab. 10. ). Tab. 10. Schemat zestawienia tabelarycznego przekrojów 1.01 305333.00 763063.68 0.00 196.389-1.02 305336.26 763057.47 7.01 196.182 T02 1.03 305336.75 763055.94 8.62 195.587 T01 1.11 305340.03 763044.73 20.43 196.079 T06 szkice sytuacyjne przekrojów z naniesionymi numerami pikiet i kierunkiem z którego wykonana została fotografia (wg rysunku Rys.7); 23
Rys.7. Przykładowy szkic sytuacyjny fotografie przekrojów (minimum jedno zdjęcie dla jednego przekroju). Nr fotografii powinien odpowiadać numerowi przekroju (w przypadku większej liczby fotografii dla jednego przekroju numeracja: Fot. 1A, Fot. 1B, itd.). rysunki przekrojów w skali 1:100/500 (w przypadku konieczności zapewnienia czytelności rysunku dopuszczalna jest zmiana skali musi być ona jednoznacznie opisana przy każdym z przekrojów) opracowane w środowisku CAD i zapisane w formacie *.dxf oraz wyeksportowane do formatu.*pdf lub *.jpg. (przykładowy szkic obrazuje rysunek Rys.8) 24
Rys.8. Przykładowy rysunek przekroju 25
Operat ten, w części tabelarycznej oraz w części dotyczącej szkiców sytuacyjnych należy wykonać w zarówno w wersji drukowanej jak i elektronicznej, natomiast w części fotograficznej (zdjęcia w formacie.jpg lub.tif ) oraz rysunkowej (rysunki w formacie.dxf i pdf lub jpg) tylko w wersji elektronicznej. Niezależnie od powyższego, w ramach operatu, w arkuszu Excel (w wersji elektronicznej) należy sporządzić wykresy wszystkich przekrojów dolinowych (tj. połączonych przekrojów korytowych z przekrojami przez terasy zalewowe). Przekroje dolinowe należy ponumerować zgodnie z numeracją przekrojów korytowych. Dla wykonanych pomiarów geodezyjnych przekrojów korytowych należy sporządzić warstwę przestrzenną zawierającą informacje o lokalizacji i rzędnych wysokościowych (w tabeli atrybutów) poszczególnych punktów pomiarowych (pikiet) w poszczególnych przekrojach korytowych (o nazwie przekroje_punkty ). Dla przekrojów przez terasy zalewowe należy utworzyć odrębną warstwę przestrzenną zawierającą wygenerowane linie przekrojowe (o nazwie przekroje_terasynmt ). Warstwy te należy wykonać w Państwowym Układzie Współrzędnych Geodezyjnych 1992, w formacie plików shapefile (.shp). Wszystkie wysokościowe pomiary geodezyjne należy wykonać w Europejskim Układzie Wysokości Kronsztad 86. Dokładność pomiarów geodezyjnych zgodnie z obowiązującymi w Polsce normami i wytycznymi w tym zakresie. 6.2. Inwentaryzacja oraz opracowanie geodezji obiektów inżynierskich W ramach prac geodezyjnych należy wykonać szczegółową inwentaryzację obiektów inżynierskich znajdujących się na ciekach objętych opracowaniem, tj.: obiektów mostowych (w tym mostów i kładek); obiektów hydrotechnicznych (w tym zapór, jazów i stopni). Szacunkowa ilość wszystkich obiektów mostowych i hydrotechnicznych, występujących na ciekach objętych projektem wynosi około 280 obiektów. Inwentaryzacja obiektów inżynierskich polegać ma na zidentyfikowaniu w terenie rzeczywistych lokalizacji obiektów, przy czym należy uwzględnić wyłącznie obiekty, które mają być docelowo wykorzystane w modelu hydraulicznym, czyli obiekty które znajdują się na odcinkach cieków przewidzianych do modelowania i spełniają przynajmniej jedno z poniższych kryteriów. 26
W przypadku obiektów mostowych: posiadają filary o szerokości (lub średnicy) co najmniej 0,5 m; posiadają rzędne spodu konstrukcji niższe od poziomu wyznaczonego przez dodanie 2 m do rzędnych górnych krawędzi skarp brzegowych, przy czym grubość ich głównej poziomej konstrukcji przekracza 0,5m; posiadają przyczółki, które znajdują się w całości lub częściowo w przekroju korytowym. W przypadku obiektów hydrotechnicznych: są zaporami przeciwrumowiskowymi; są pojedynczymi obiektami o wysokości progu przelewowego co najmniej 0,8 m (za wyjątkiem stopni-bystrz i ramp); są obiektami początkowymi i końcowymi systematycznej lub odcinkowej korekcji progowej lub stopniowej i charakteryzują się wysokością progu przelewowego co najmniej 0,8 m; są dużymi obiektami hydrotechnicznymi, typu stopnie i jazy o zmiennym, sterowanym piętrzeniu przez podniesienie zamknięć. W ramach inwentaryzacji obiektów mostowych i hydrotechnicznych należy sporządzić ich zestawienie tabelaryczne, które powinno uwzględniać takie elementy jak: nr obiektu, administratora, jego typ (most drogowy, most kolejowy, kładka, zapora przeciwrumowiskowa, pojedynczy stopień wodny, stopień początkowy lub końcowy korekcji stopniowej, jaz, itp.). W przypadku obiektów mostowych należy dodatkowo podać kąt skrzyżowania głównej osi mostu z osią cieku, a dla obiektów hydrotechnicznych wysokość progu przelewowego (piętrzenia). Zestawienie należy wykonać w wersji drukowanej i elektronicznej (w arkuszu Excel). Ponadto należy sporządzić warstwy przestrzenne zawierające informacje o punktowej lokalizacji (wraz z informacją w tabeli atrybutów o numeracji obiektów, ich typie oraz administratorze) dla wszystkich obiektów (odrębna warstwa dla obiektów mostowych o nazwie obiekty_mostowe oraz odrębna warstwa dla obiektów hydrotechnicznych o nazwie obiekty_hydrotechniczne ). Warstwy te należy wykonać w Państwowym Układzie Współrzędnych Geodezyjnych 1992 w formacie plików shapefile (.shp). Opracowanie geodezji dla obiektów mostowych polegać ma na pomiarze geodezyjnym przekrojów korytowych w linii górnego stanowiska obiektów. Podczas wykonywania tych przekrojów należy również zdjąć w tej samej linii wszystkie elementy konstrukcji obiektów w punktach charakterystycznych, takich jak: 27
miejsca zmiany geometrii konstrukcji oraz przyczółków i filarów (załamania kształtu konstrukcji); miejsca styczności przyczółków i filarów z częścią poziomą konstrukcji mostu (spód konstrukcji nośnej); rzędne korony (jezdni lub trakcji kolejowej) mostu (za pomocą minimum 3 punktów w środku konstrukcji i na wysokości przyczółków) oraz szerokość mostu w koronie B (mierzona prostopadle do osi głównej mostu). Niezależnie od powyższego, za pomocą pojedynczego punktu pomiarowego (pikiety) należy zdjąć najniższą rzędną dna koryta cieku pod mostem, w linii dolnego jego stanowiska. W przypadku mostów o konstrukcji łukowej należy pomierzyć minimum 5 punktów w spodzie konstrukcji, tj. punkt początkowy łuku, punkt środkowy łuku (najwyższy) i punkt końcowy, oraz co najmniej 2 punkty pośrednie łuku. W sytuacji, gdy most posiada podwieszoną, niezabudowaną część konstrukcji nośnej (typu kratownica), przez którą możliwy jest przepływ wody, należy zdjąć zarówno jej dolną jak i górną krawędź. Ponadto, przy pomiarze geodezyjnym koryta w linii górnego stanowiska mostu należy uwzględnić wszystkie punkty styku konstrukcji mostowej z korytem cieku (filary, przyczółki). Przykład rozmieszczenia punktów pomiarowych dla obiektu mostowego (przekrój korytowy wraz z punktami charakterystycznymi konstrukcji obiektu i styku elementów obiektu z przekrojem korytowym) przedstawiono na rysunku Rys.9. 28
Rys.9. Przykład rozmieszczenia punktów pomiarowych dla mostu Dla obiektów, których kąt skrzyżowania głównej osi konstrukcji (oś podłużna) z osią cieku jest różny od 90, przekroje korytowe oraz pomiary elementów konstrukcyjnych dla górnego stanowiska obiektu należy wykonać w linii faktycznego ich usytuowania względem osi cieku. W takim przypadku przekrój korytowy wraz z przekrojem przez konstrukcję obiektu należy przetransformować do układu prostopadłego do osi cieku (zgodnie ze schematem na rysunku Rys.10). Z transformacją tą wiąże się jednocześnie proces generowania w oparciu o NMT przekrojów przez terasy zalewowe, które w takiej sytuacji powinny być dowiązane do pierwszego i ostatniego punktu pomiarowego dla przetransformowanego przekroju korytowego. Rys.10. Schemat transformacji do układu prostokątnego Przekroje korytowe oraz przekroje dolinowe (powstałe w wyniku połączenia przekrojów korytowych z przekrojami dla teras zalewowych wygenerowanymi w oparciu o NMT) wykonywane w ramach opracowania geodezji dla obiektów mostowych powinny spełniać wszystkie wymogi jak dla typowych przekrojów poprzecznych, tj. zgodnie z punktem pt. Opracowanie geodezji przekrojów poprzecznych. 29
Operat geodezyjny dla pomiarów przekrojów korytowych w miejscu lokalizacji obiektów mostowych i pomiarów konstrukcji obiektów powinien zawierać elementy analogiczne jak w przypadku operatu dla typowych przekrojów korytowych, tj.: zestawienie tabelaryczne pomiarów dla przekrojów korytowych, zawierających pomiar konstrukcji obiektu, z identyfikacją kodów form pokrycia terenu dla przekroju korytowego (w arkuszu Excel wg wzoru tabeli Tab. 9. dla typowych przekrojów korytowych, zamieszczonego na str.22); szkice sytuacyjne przekrojów z naniesionymi numerami pikiet i kierunkiem z którego wykonana została fotografia (wg rysunku Rys.7 jak dla typowych przekrojów korytowych, zamieszczonego na str. 24); fotografie przekrojów (minimum jedno zdjęcie dla jednego przekroju). Nr fotografii powinien odpowiadać numerowi przekroju (w przypadku większej liczby fotografii dla jednego przekroju numeracja: Fot. 1A, Fot. 1B, itd.). schemat przekroju wraz z odwzorowaniem geometrii obiektu (w widoku od strony wody górnej). Na schemacie należy nanieść numery wszystkich punktów pomiarowych (pikiet). Wzór wg którego powinien być wykonany taki schemat przedstawionego na rysunku Rys.9 zamieszczono na str. 29. rysunki przekrojów wraz z odwzorowaniem geometrii obiektu w skali 1:100/500 (w przypadku konieczności zapewnienia czytelności rysunku dopuszczalna jest zmiana skali musi być ona jednoznacznie opisana przy każdym z przekrojów) opracowane w środowisku CAD i zapisane w formacie *.dxf oraz wyeksportowane do formatu.*pdf lub *.jpg. (przykładowy schemat przedstawia rysunek Rys.11). 30
Rys.11. Przykładowy schemat przekroju z wprowadzonym obiektem 31
Operat ten, w części tabelarycznej oraz w części dotyczącej szkiców sytuacyjnych należy wykonać w zarówno w wersji drukowanej jak i elektronicznej, natomiast w części fotograficznej (format *.jpg lub *.tif) oraz rysunkowej tylko w wersji elektronicznej (format *.dxf i *.pdf (*.jpg)). Niezależnie od powyższego, w ramach operatu, w arkuszu Excel (w wersji elektronicznej) należy sporządzić wykresy wszystkich przekrojów dolinowych (tj. połączonych przekrojów korytowych w miejscu lokalizacji obiektów mostowych z przekrojami przez terasy zalewowe). Przekroje dolinowe należy ponumerować zgodnie z numeracją przekrojów korytowych. Informacje o lokalizacji i rzędnych wysokościowych punktów pomiarowych dla przekrojów korytowych w miejscu lokalizacji obiektów mostowych (wraz z punktami pomiarowymi konstrukcji obiektów), a także przebiegu linii przekrojów korytowych i przekrojów przez terasy zalewowe powinny być włączone do warstw przestrzennych dla typowych przekrojów poprzecznych. W przypadku obiektów hydrotechnicznych, takich jak zapory przeciwrumowiskowe, jazy i stopnie wodne, pomiary geodezyjne należy wykonać wg podobnej metodyki jak w przypadku obiektów mostowych. Dla stopni oraz jazów o stałym piętrzeniu i wysokości progu przelewu 0,8m H<1,5m należy wykonać przekrój korytowy w linii górnego stanowiska obiektu, uwzględniający geometrię konstrukcji obiektu w linii przelewu. Dodatkowo, za pomocą jednej pikiety należy pomierzyć wysokość progu w najniższym punkcie dna stanowiska dolnego. Obiekt hydrotechniczny, wkomponowany w przekrój korytowy, wraz z zaznaczeniem i numeracją pikiet pomiarowych należy zobrazować na schemacie. Lokalizację pikiet pomiarowych należy również zobrazować na szkicu sytuacyjnym. Dla stopni oraz jazów o stałym piętrzeniu i wysokości progu przelewu H 1,5m oraz dla wszystkich zapór przeciwrumowiskowych, oprócz powyższych czynności konieczne jest również wykonanie przekrojów korytowych dla dolnego stanowiska obiektu, tuż poniżej przelewu. Rozmieszczenie pikiet w przekroju dolnego stanowiska obiektu należy również zobrazować na szkicu sytuacyjnym. Poniżej na rysunku Rys.12 przedstawiono przykład szkicu sytuacyjnego i schematu pomiarów geodezyjnych dla wyżej wymienionych obiektów. 32
Rys.12. Przykładowy schemat pomiarów geodezyjnych i szkic sytuacyjny Stopnie lub jazy o zmiennym (sterowanym przez podniesienie zamknięć) piętrzeniu, należy pomierzyć bez uwzględniania samej konstrukcji zamknięć, tj. tak aby odwzorować warunki przepływu wody przy założeniu ich całkowitego braku (podniesienie zamknięć, otwarcie zasuw, położenie klap na przelewie, itd.). Sposób i zakres pomiarów geodezyjnych dla konstrukcji i przekrojów jak wyżej (tj. w zależności od wysokości progu przelewu H ). Przekroje korytowe oraz przekroje dolinowe (powstałe po połączeniu przekrojów korytowych z przekrojami dla teras zalewowych wygenerowanymi w oparciu o NMT) wykonywane w ramach opracowania geodezji dla obiektów hydrotechnicznych powinny spełniać wszystkie wymogi jak dla typowych przekrojów poprzecznych, tj. zgodnie z punktem pt. Opracowanie geodezji przekrojów poprzecznych. Operat geodezyjny dla pomiarów przekrojów korytowych w miejscu lokalizacji obiektów hydrotechnicznych i pomiarów konstrukcji obiektów powinien zawierać 33
elementy analogiczne jak w przypadku operatu dla typowych przekrojów korytowych i przekrojów dla obiektów mostowych, tj.: zestawienie tabelaryczne pomiarów dla przekrojów korytowych, zawierających pomiar konstrukcji obiektu, z identyfikacją kodów form pokrycia terenu dla przekroju korytowego (w arkuszu Excel wg wzoru tabeli Tab. 9. dla typowych przekrojów korytowych, zamieszczonego na str.22). Dla obiektów o H 1,5m tabela powinna zawierać również przekroje przez dolne stanowisko obiektu; szkice sytuacyjne przekrojów z naniesionymi numerami pikiet i kierunkiem z którego wykonana została fotografia (wg rysunku Rys.7 jak dla typowych przekrojów korytowych, zamieszczonego na str.24); fotografie przekrojów (minimum jedno zdjęcie dla jednego przekroju od strony wody dolnej), nr fotografii powinien odpowiadać numerowi przekroju (w przypadku większej liczby fotografii dla jednego przekroju numeracja: Fot. 1A, Fot. 1B, itd.). Dla obiektów o wysokości progu przelewu H 1,5m i dużych obiektów hydrotechnicznych należy wykonać minimum 2 fotografie jedną od strony wody dolnej i drugą od strony wody górnej); schemat przekroju wraz z odwzorowaniem geometrii obiektu (w widoku od strony wody górnej). Na schemacie należy nanieść numery wszystkich punktów pomiarowych (pikiet). Wzór według którego powinien być wykonany taki schemat przedstawiono na rysunku Rys.8 zamieszczonego na str. 25. rysunki przekrojów wraz z odwzorowaniem geometrii obiektu w skali 1:100/500 (w przypadku konieczności zapewnienia czytelności rysunku dopuszczalna jest zmiana skali musi być ona jednoznacznie opisana przy każdym z przekrojów) opracowane w środowisku CAD i zapisane w formacie *.dxf oraz wyeksportowane do formatu.*pdf lub *.jpg. (przykładowy przekrój obrazuje rysunek Rys.13). 34
Rys.13. Przykładowy przekrój z odwzorowaniem geometrii 35
Operat ten, w części tabelarycznej oraz w części dotyczącej szkiców sytuacyjnych należy wykonać w zarówno w wersji drukowanej jak i elektronicznej, natomiast w części fotograficznej (format *.jpg lub *.tif) oraz rysunkowej tylko w wersji elektronicznej (format *.dxf i *.pdf (*.jpg)). Niezależnie od powyższego, w ramach operatu, w arkuszu Excel (w wersji elektronicznej) należy sporządzić wykresy wszystkich przekrojów dolinowych (tj. połączonych przekrojów korytowych w miejscu lokalizacji obiektów hydrotechnicznych z przekrojami przez terasy zalewowe). Przekroje dolinowe należy ponumerować zgodnie z numeracją przekrojów korytowych. Informacje o lokalizacji i rzędnych wysokościowych punktów pomiarowych dla przekrojów korytowych w miejscu lokalizacji obiektów hydrotechnicznych (wraz z punktami pomiarowymi konstrukcji obiektów), a także przebiegu linii przekrojów korytowych i przekrojów przez terasy zalewowe powinny być włączone do warstw przestrzennych dla typowych przekrojów poprzecznych. 6.3. Inwentaryzacja geodezyjna obwałowań przeciwpowodziowych W ramach prac geodezyjnych oprócz czynności wymienionych we wcześniejszej części specyfikacji należy również wykonać inwentaryzację obwałowań przeciwpowodziowych znajdujących się na ciekach objętych opracowaniem. Inwentaryzacja ta ma polegać na zidentyfikowaniu w terenie rzeczywistych lokalizacji obwałowań i pomiarze geodezyjnym podstawy skarpy odwodnej oraz korony wału w linii przekrojów dolinowych. Pomiary te powinny być wykonane dla wszystkich przekrojów dolinowych (tj. zarówno dla typowych przekrojów poprzecznych jak i przekrojów dla obiektów inżynierskich) w miejscach, w których występują obwałowania. Poza powyższym, inwentaryzację tą należy również wykonać na odcinkach obwałowań znajdujących się pomiędzy przekrojami tak, aby odległości pomiędzy kolejnymi punktami pomiarowymi (podstawy skarpy odwodnej i korony wału) nie przekraczały 50 m, licząc wzdłuż wału. W ramach inwentaryzacji należy dodatkowo zdjąć za pomocą pojedynczych punktów pomiarowych lokalizacje wszystkich śluz wałowych (jedna pikieta dla jed- 36
nej śluzy). Punkty te należy umiejscowić w osi korony wału, na wysokości odpowiadającej faktycznej lokalizacji śluzy. Wyniki inwentaryzacji należy zestawić w tabeli (w arkuszu Excel w wersji drukowanej oraz elektronicznej) i włączyć do operatu geodezyjnego. W tabeli należy podać numery pikiet pomiarowych dla korony oraz podstawy wałów od strony odwodnej oraz ich współrzędne X, Y i rzędne wysokościowe. Na podstawie wyników inwentaryzacji, dla każdego analizowanego odcinka należy sporządzić profil podłużny korony obwałowań oraz podstawy skarpy odwodnej wału (również w wersji drukowanej oraz elektronicznej). Dla pomiarów inwentaryzacyjnych obwałowań przeciwpowodziowych należy sporządzić warstwy przestrzenne, zawierające informacje o lokalizacji i rzędnych wysokościowych (w tabeli atrybutów) poszczególnych punktów pomiarowych (pikiet) dla podstawy skarpy odwodnej wałów oraz dla korony wałów (o nazwie waly_przeciwpowodziowe_rzedne ). Dodatkowo należy sporządzić warstwę dla śluz wałowych (nazwa warstwy: sluzy_walowe ) z naniesioną ich lokalizacją. Warstwy te należy wykonać w Państwowym Układzie Współrzędnych Geodezyjnych 1992, w formacie plików shapefile (.shp). 7. Przeprowadzenie obliczeń hydrologicznych i hydraulicznych 7.1. Obliczenia hydrologiczne Obliczenia hydrologiczne przeprowadzić należy w zależności od tego czy zlewnia danej rzeki jest kontrolowana czy niekontrolowana. 7.1.1. Zlewnie kontrolowane W przypadku zlewni kontrolowanych dane hydrologiczne pozyskane przez Wykonawcę z IMGW wymienione zostały w rozdziale 5 Identyfikacja danych wejściowych i inwentaryzacja istniejącego stanu zagrożenia powodziowego. Wartości przepływów maksymalnych o określonym prawdopodobieństwie można transponować ekstrapolować w górę rzeki do przekroju zamykającego zlewnię Ax, nie mniejszą jednak od połowy zlewni zamkniętej wodowskazem Aw 37
(Ax 0,5 Aw). Jeżeli przekrój obliczeniowy znajduje się poniżej przekroju wodowskazowego, powierzchnia zlewni do przekroju obliczeniowego nie może przekraczać Ax 1,5 Aw. Powyższe zasady zostały zobrazowane na rysunkach Rys.14 i Rys.15. Rys.14. Metoda ekstrapolacji w górę biegu rzeki Rys.15. Metoda ekstrapolacji w dół biegu rzeki 38
Zastosowanie metody ekstrapolacji powinno być poprzedzone analizą kształtowania się przepływów maksymalnych w zlewni, która wykaże możliwości stosowania zasady podobieństwa do przenoszenia informacji hydrologicznej z przekroju kontrolowanego do niekontrolowanego. Aby określić wartość przepływów maksymalnych rocznych o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia w przekroju niekontrolowanym należy skorzystać z poniższego wzoru ekstrapolacyjnego: Q X Q W A A X W n gdzie: Qx - przepływy w przekroju obliczeniowym w m 3 /s, Qw - przepływy w przekroju wodowskazowym w m 3 /s, Ax - powierzchnia zlewni do przekroju obliczeniowego w km 2, Aw - powierzchnia zlewni do przekroju wodowskazowego w km 2, n - parametr równania ekstrapolacyjnego. Posterunki wodowskazowe w zlewniach Łososiny, Mierzawy, Bobrzy i Białej Nidy zlokalizowane są w ujściowych częściach zlewni. W związku z powyższym w celu określenia wartości przepływów, stanowiących warunki brzegowe w modelu hydraulicznym należy w granicach stosowalności dokonać ekstrapolacji przepływów z przekroju wodowskazowego, a poza granicami wykonać model hydrologiczny opad odpływ. Przy tworzeniu modelu w celu rozkładu dobowej sumy opadu na przedziały obliczeniowe (stworzenia hietogramów opadu) należy zastosować funkcję gęstości rozkładu beta, przy czym parametry rozkładu należy dobrać tak, aby otrzymać zgodność z danymi wodowskazowymi. W poniższej tabeli (Tab. 11. zestawiono zlewnie, dla których Wykonawca określi przepływy prawdopodobne w oparciu o model opad odpływ. 39
Tab. 11. Zlewnie kontrolowane, dla których Wykonawca określi przepływy prawdopodobne (poza granicami stosowalności ekstrapolacji przepływów) w oparciu o model hydrologiczny Lp. zlewnia 1. Łososina (Wierna Rzeka) 2. Mierzawa 3. Bobrza 4. Biała Nida Na rysunku poniżej (Rys.16) przedstawiono zlewnie kontrolowane, dla których w celu określenia warunków brzegowych w modelu hydraulicznym należy zastosować model hydrologiczny. 40
Rys.16. Zlewnie kontrolowane (model opad- odpływ) 7.1.2. Zlewnie niekontrolowane Obliczeń przepływów maksymalnych o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia dla zlewni niekontrolowanych należy dokonać z wykorzystaniem modeli matematycznych typu opad-odpływ. Problem symulacji hydrogramu odpływu powierzchniowego (stworzenie hydrogramu hipotetycznego) należy rozwiązać metodą hydrogramu jednostkowego posługując się oprogramowaniem HEC-HMS (wybierając model hydrogramu jednostkowego). 41
Przy opracowywaniu danych wejściowych do modelu należy kierować się następującymi zasadami: 1. W obliczeniach należy przyjąć równość prawdopodobieństwa występowania opadu i wywołanego nim wezbrania. 2. Do obliczeń należy przyjąć opad o prawdopodobieństwie wystąpienia oraz czasie trwania równym 24 godziny, a rozkładu wysokości opadu w czasie (hietogramy hipotetyczne) dokonać w oparciu o metodę zaproponowaną przez DVWK. Zgodnie z podanymi tam zasadami przez pierwsze 30% czasu trwania opadu wystąpi 20% jego wysokości. Po czasie równym połowie trwania opadu pojawi się 70%, a pozostałe 30% całkowitego opadu wystąpi w drugiej połowie czasu trwania zjawiska [DVWK 1985]. 3. Dane wejściowe do modelu, tj. opad efektywny należy wyznaczyć metodą CN-SCS, z uwzględnieniem wpływu zagospodarowania terenu, rodzaju gleb, charakteru pokrywy roślinnej oraz stanu uwilgotnienia zlewni (przy założeniu II stopnia uwilgotnienia) na wartość przepływu kulminacyjnego. 4. Identyfikację rodzaju gleb przeprowadzić należy w oparciu o mapę glebowo - rolniczą w skali referencyjnej 1:50 000 opracowaną w Instytucie Uprawy, Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach. Bazując na typach gleb zawartych w przedmiotowej mapie dokonać należy ich agregacji, a następnie przypisać (zakwalifikować) je do jednej z 4 grup (A, B, C, D) wymaganych przez metodę CN-SCS. 5. Przy identyfikacji klasy glebowej korzystać należy dodatkowo z podziału gleb opracowanego przez Ignara [1988], który umożliwia bezpośrednie stosowanie metody SCS w warunkach polskich. 6. Klasy zagospodarowania terenu opracować należy w oparciu o bazę danych CORINE LAND COVER (pozyskanej przez Wykonawcę we własnym zakresie) oraz Mapę pokrycia terenu. Powyższe założenia dotyczą zlewni zestawionych w tabeli Tab. 12. oraz zobrazowanych dodatkowo na rysunku Rys.17: 42
Tab. 12. Zlewnie niekontrolowane, dla których wykonawca określi przepływy prawdopodobne w oparciu o model hydrologiczny Lp. zlewnia Przepływ maksymalny o określonym prawdopodobieństwie 1. Lubrzanka do obliczenia w oparciu o model opad-odpływ 2. Sufraganiec do obliczenia w oparciu o model opad-odpływ 3. Silnica do obliczenia w oparciu o model opad-odpływ Rys.17. Zlewnie niekontrolowane (opad-odpływ) Zamawiający dopuszcza zastosowania innych oprogramowań, w tym autorskich. W takim jednak przypadku należy przekazać co najmniej 1 egzemplarz oprogramowania wraz z nieograniczoną czasowo licencją, która pozwoli Zamawiającemu na ewentualne aktualizacje modeli hydrologicznych. Wykonawca dołączy do raportu dotyczącego modelowania hydrologicznego tabelę obrazującą przyporządkowanie poszczególnych rodzajów i gatunków gleb występujących ma modelowanym obszarze do 4 określonych grup glebowych (A, B, C, D). Przykładowe przyporządkowanie zawiera tabela Tab. 13. 43
Tab. 13. Przykładowe przyporządkowanie rodzaju gleby do grupy glebowej symbol gleby (z mapy) rodzaj/gatunek gleby grupa gleb (SCS) gc gliny ciężkie D gcp gliny ciężkie pylaste D pgmp piaski gliniaste mocne pylaste B pl piaski luźne A Wykonawca dołączy do raportu dotyczącego modelowania hydrologicznego tabelę obrazującą przyporządkowanie poszczególnych klas zagospodarowania, zawartych w Mapie pokrycia terenu i CORINE do klas pokrycia powierzchni zlewni wynikającej z metody SCS oraz przyporządkuje do nich wartość parametru CN. 7.2. Opracowanie modelu hydraulicznego (model jednowymiarowy) Do przeprowadzenia analizy zagrożenia powodziowego należy opracować jednowymiarowy model ruchu nieustalonego bazujący na pełnych jednowymiarowych równaniach Saint-Venanta: równaniu zachowania masy oraz równaniu zachowania energii. Model hydrauliczny należy przekazać w formacie umożliwiającym jego uruchomienie w oprogramowaniu MIKE 11 firmy DHI (w wersji 2009 lub wcześniejszej), będącego w posiadaniu Zamawiającego. W ramach przedmiotowego zadania należy wykonać osobny model hydrauliczny dla każdego z cieków objętych projektem i wyspecyfikowanych na str. 8. 7.2.1. Etapy budowy modelu Model hydrauliczny należy zbudować zgodnie z następującymi etapami: schematyzacja cieku objętego modelem etap ten obejmuje identyfikację istniejącej sieci rzecznej, analizę wpływu poszczególnych dopływów na wielkości przepływów powodziowych w cieku objętym modelem, wektoryzację cieku oraz koniecznych do właściwego odwzorowania przepływu wód powodziowych teras zalewowych wytypowanych do uwzględnienia w modelu. Z uwagi na jakość sieci rzecznej pochodzącej z Mapy Hydrograficznego Podziału Polski (MPHP została oparta w oparciu o mapy rastrowe w skali 1:50 000) należy przeprowadzić po- 44