INSTYTUT METEOROLOGII I GOSPODARKI WODNEJ Oddział Morski w Gdyni ul. Waszyngtona 42 81-342 Gdynia WYZNACZENIE GRANIC OBSZARÓW BEZPOŚREDNIEGO ZAGROśENIA POWODZIĄ W CELU UZASADNIONEGO ODTWORZENIA TERENÓW ZALEWOWYCH etap II ELBLĄG - DZIERZGOŃ CZĘŚĆ OPISOWA Opracowanie i mapy wykonano w Oddziale Morskim IMGW w Gdyni na zlecenie Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Gdańsku mgr inŝ. Barbara Cygan mgr Krzysztof Lubomirski dr inŝ. Marzenna Sztobryn mgr Waldemar Stepko mgr Anna Śledzka mgr inŝ. Leszek Kostrzębski Jarosław Płonka mgr inŝ. Urszula Józwiak mgr Bartosz Zakrzewski Zbigniew Wystyrk Tomasz Rogowski Autorzy: IMGW Oddział Morski w Gdyni mgr Alicja Kańska mgr inŝ. Beata Kowalska mgr Katarzyna Krzysztofik mgr inŝ. Beata Letkiewicz mgr Monika Mykita mgr Ida Stanisławczyk mgr inŝ. Marek Wodnicki Kierownik tematu IMGW Oddział Morski Gdynia 2004/2005
Spis treści 1. Podstawa opracowania... 4 2. Zakres opracowania... 5 3. Hydrologia rzeki Elbląg i Dzierzgoń...7 3.1.Opis hydrograficzny rzeki Elbąg i Dzierzgoń... 7 3.2 Charakterystyczne przepływy (SSQ i SNQ) i stany wody (SSW i SNW) - posterunki wodowskazowe... 9 3.3 Przepływy i stany wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i 10% na posterunkach wodowskazowych... 11 3.4. Przepływy o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i p=10% na profilach niekontrolowanych... 13 3.5. Obliczenia rzędnych zwierciadła wody... 14 4. Wyznaczenie przekrojów poprzecznych koryta rzecznego i przekrojów dolinowych w miejscach charakterystycznych.... 16 4.1. Metodyka pomiarów... 16 4.2. Forma przekazania danych... 17 5. Wyznaczanie terenów bezpośredniego zagroŝenia powodzią od wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i 10% na mapach topograficznych w skali 1:10 000.... 18 5.1 Opracowanie podkładów rastrowych map topograficznych w skali 1:10 000... 18 5.2 Opracowanie warstw tematycznych... 19 5.3 KilometraŜ... 19 5.4 Strefy zagroŝenia powodziowego A1 i A10... 19 5.5 Wodowskazy... 20 5.6 Budowle mostowe... 20 5.7 Wały przeciwpowodziowe... 20 5.8 Gminy... 21 5.9 Wydruki map terenów zalewowych... 21 6. Literatura... 23 7. Załączniki... 24 2
Spis tabel i rysunków Tabela 1. Główne dopływy rzeki Elbląg i Dzierzgoń.........8 Tabela 2. Posterunki wodowskazowe w sieci pomiarowej IMGW na rz. Elbląg i Dzierzgoń...9 Tabela 3. Charakterystyczne stany wody SSW i SNW - posterunki wodowskazowe rzeki Elbląg i Dzierzgoń.....10 Tabela 4. Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ - posterunek wodowskazowy Bągart na rzece Dzierzgoń... 10 Tabela 5. Stany wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i p=10% - posterunki wodowskazowe rzeki Elbląg i Dzierzgoń.....11 Tabela 6. Obliczone przepływy o prawdopodobieństwie wystąpienia (przewyŝszenia) p=1% i p=10% - posterunek wodowskazowy Bagart na rzece Dzierzgoń...12 Tabela. 7. Zestawienie rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i p=10% i przepływów charakterystycznych SSQ i SNQ w przekrojach poprzecznych rzeki Elbląg i Dzierzgoń...15 Rys. 1. Schematyczny układ arkuszy map rzeki Elbląg i Dzierzgoń 22 Zgodnie z art. 18 ustawy z dnia 17.05.1989 r. Prawo geodezyjne i kartograficzne (t.j. Dz. U. 2000 r. Nr 100, poz. 1086, ze zm.) rozpowszechnianie, rozprowadzanie oraz reprodukowanie w celu rozpowszechniania, rozprowadzania niniejszych materiałów wymaga zezwolenia Marszałka Województwa. 3
1. Podstawa opracowania Opracowanie zostało wykonane na zlecenie Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Gdańsku nr 35/2003 z dnia 11.07.2003 roku pt: Wyznaczenie granic obszarów bezpośredniego zagroŝenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych. Głównym celem pracy było wyznaczenie granic obszarów bezpośredniego zagroŝenia powodzią dla rzeki Elbląg i Dzierzgoń od wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i p=10%. 4
2. Zakres opracowania Zgodnie z Ustawą Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001r. Art. 82 pkt.1 obszary bezpośredniego zagroŝenia powodzią obejmują tereny między wałem przeciwpowodziowym a linią brzegową rzeki, strefę wybrzeŝa morskiego oraz strefę przepływów wezbrań powodziowych. Jako podstawę określenia granic stref zagroŝenia powodziowego uznaje się granice tzw. strefy A1 i A10, określającej zasięg obszaru zalewowego odpowiadającego wysokiemu powodziowemu przepływowi o objętości przepływu Q, którego prawdopodobieństwo przewyŝszenia wynosi 1% i 10%. Zastosowana metodyka wyznaczenia stref zagroŝenia powodziowego zgodna jest z zasadami określania strefy A1 i A10. Obliczenia zostały wykonywane przy wykorzystaniu matematycznego modelu jednowymiarowego ruchu wody oraz innych metod hydrologii stosowanej. Przeprowadzone prace obejmowały następujące zadania: 1. wyznaczenia charakterystycznych przepływów (SSQ i SNQ) i stanów wody (SSW i SNW) na posterunkach wodowskazowych, 2. wyznaczenia wartości przepływów i stanów wody o prawdopodobieństwie przewyŝszenia p=1% i p=10% na posterunkach wodowskazowych, 3. przyjęcie wielkości powierzchni zlewni w profilach charakterystycznych rzeki (według Mapy Podziału Hydrograficznego Polski z 2003 roku i Podziału Hydrograficznego Polski z 1983 roku), 4. zaplanowanie, wykonanie (pomiary geodezyjne) i opracowanie kilometraŝu i przekrojów poprzecznych koryta i doliny rzeki Elbląg-Dzierzgoń, 5. przeprowadzenie kalibracji modelu i dobór metod hydrologii stosowanej, 6. wykonanie obliczeń rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie przewyŝszenia 1% i 10% oraz SSQ i SNQ, 7. naniesienie na podkładowe mapy topograficzne w skali 1:10000 stref zalewu odpowiadających wyznaczonym rzędnym zwierciadła wody. 5
Ujściowy odcinek rzeki Elbląg i Dzierzgoń znajduje się pod silnym oddziaływaniem Zalewu Wiślanego, a więc głównym zagroŝeniem powodziowym są tam wezbrania sztormowe oraz wywołana przez nie cofka. Część graficzna opracowania składa się z 10 map granic stref zagroŝenia powodziowego, profilu podłuŝnego oraz 45 przekrojów poprzecznych. Mapy zasięgu stref zagroŝenia powodziowego wykonano w programie Arc View. Podkład mapowy stanowiły mapy topograficzne 1:10000 w układzie 1965 przeliczone do układu 1992. Zgodnie z wymaganiami Zamawiającego opracowane zostały dodatkowe wektorowe warstwy tematyczne kilometraŝu, wałów przeciwpowodziowych, budowli mostowych, wodowskazów i granic gmin. 6
3. Hydrologia rzeki Elbląg i Dzierzgoń 3.1.Opis hydrograficzny rzeki Elbląg i Dzierzgoń Zlewnia rzeki Elbląg połoŝona jest na terenie województwa warmińsko-mazurskiego i ma powierzchnię 1499,9 km 2. Obszar zlewni jest częścią tzw. śuław Elbląskich i obejmuje zlewnię rzeki Elbląg i jez. Druzno. Rzeka Elbląg jest rzeką I-go rzędu, za górny bieg przyjmuje się rzekę Dzierzgoń. Długość całkowita wynosi 79,2 km. Odcinek dolny, właściwa rzeka Elbląg, od wypływu z jez. DruŜno do ujścia do Zalewu Wiślanego, ma długość 14,5 km. Poziom wody w rzece zaleŝny jest od dopływu wody z dorzecza i stanu wody w Zalewie Wiślanym. Rzeka Elbląg jest ciekiem nizinnym silnie zeutrofizowanym, o minimalnym spadku. Rzeka Elbląg w całości leŝy na terenie śuław Wiślanych. Obszar śuław jest płaską równiną połoŝoną częściowo poniŝej poziomu morza. Tereny depresyjne zajmują ok.50% powierzchni śuław Elbląskich. Maksymalne obniŝenia terenu występują na zachód od Elbląga, układając się na rzędnych ok. 0,5 do 1,0 m npm., osiągając minimum w miejscowości Karczowiska na rzędnej 1,8 m ppm. Na terenie śuław Elbląskich połoŝonych w dorzeczu Nogatu i rzeki Elbląg znajdują się zlewnie Tiny i Fiszewki. Rzeki te mają charakter typowo nizinny, a ich koryta stanowią pozostałości starorzeczy Nogatu, obecnie pełniących rolę odprowadzalników wód pochodzących z odwodnień. Zlewnie Tiny i Fiszewki zaliczono do dorzecza rzeki Elbląg, lecz granica podziału między dorzeczem Nogatu i Elbląga jest niepewna. Trudności w jednoznacznym określeniu granic dorzeczy spowodowane są całkowitą utratą naturalnego charakteru wód powierzchniowych śuław poprzez ich obwałowanie i przeprowadzanie prace melioracyjne. Podobny charakter rzek nizinnych przybierają ujściowe odcinki rzek płynących Wzniesień Elbląskich oraz odcinek nazywany rzeką Elbląg łączący jez. Druzno z Zalewem Wiślanym. Prawostronne dopływy jak: Brzeźnica, Młynówka Martwicka, Elszka, Bierutówka, Brzanka i Kumiela mają zupełnie odmienny charakter od rzek śuławskich będących lewostronnymi dopływami. Są to rzeki typowo górskie o duŝych spadkach i znacznych prędkościach charakteryzujące się szybkimi i nagłymi przyborami po opadach. Główne dopływy rzeki Elbląg przedstawiono w tabeli 1. Rzeka Dzierzgoń bierze swój początek na Pojezierzu Iławskim i uchodzi do jez. DruŜno. Długość rzeki wynosi 57,2 km, a pow. zlewni - 427,6 km 2. Rzekę moŝna, ze względu na jej charakter, podzielić na dwa odcinki. Odcinek wysoczyzny o duŝych spadkach oraz 7
odcinek rzeki o charakterze nizinnym, płynący w wałach p.powodziowych, poniŝej miasta Dzierzgoń. Główne dopływy rzeki Elbląg wraz z powierzchniami zlewni zostały przedstawione w tabeli 1. Tabela 1. Główne dopływy rzeki Elbląg Dopływ Prawy/lewy Powierzchnia zlewni [km 2 ] Dzierzgoń 427,6 Elbląg 1499,9 Kan. Elbląski P Wąska P 254,4 Tina L 145,8 Fiszewka L 149,2 Układ hydrograficzny, urządzenia hydrotechniczne i melioracyjne oraz polderowy system wodno - melioracyjny zapewnia funkcjonowanie kompleksu lądowo - wodnego z jeziorem jako rezerwatem. System ten działa dzięki infrastrukturze technicznej składającej się z obiektów wodnych i urządzeń technicznych: odwadniających, nawadniających, przeciwpowodziowych. 8
3.2 Charakterystyczne przepływy (SSQ i SNQ) i stany wody (SSW i SNW) na posterunkach wodowskazowych Charakterystyki stanów i przepływów dla rzeki Elbląg i Dzierzgoń opracowano na podstawie danych z posterunków sieci pomiarowej Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Dla rzeki Elbląg i Dzierzgoń obliczenia hydrologiczne zostały przeprowadzone dla następujących profili wodowskazowych (tabela 2): Bągart - Dzierzgoń śukowo - Jez. DruŜno Elbląg- rz. Elbląg Nowe Batorowo - Elbląg Dla kaŝdego z profili wodowskazowych określono następujące wielkości: - stany charakterystyczne SSW i SNW (tabela 3), - przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ (tabela 4), - stany o prawdopodobieństwie przewyŝszenia 1% i 10% (tabela 5), - przepływy maksymalne roczne o prawdopodobieństwie przewyŝszenia 1% i 10% (tabela 6). PoniŜej przedstawiono obliczenia dla posterunków wodowskazowych w sieci pomiarowej IMGW na rzece Elbląg - Dzierzgoń wykorzystane do charakterystyki hydrologicznej rzeki. Tabela 2. Posterunki wodowskazowe w sieci pomiarowej IMGW na rzece Elbląg - Dzierzgoń Rzeka Kilometr biegu rzeki [km] Wodowskaz Powierzchnia zlewni [km 2 ] Rzędna zera wodowskazu Kr86 [m npm] Dzierzgoń 36,30 Bągart 311,6-5,15 Jez. DruŜno 17,6 śukowo -5,08 Elbląg 8,00 Elbląg 1478,0-5,11 Elbląg ujście Nowe Batorowo 226.02( od wypływu z jeziora Druzno do Zalewu) -5,08 9
W tabeli 3 przedstawiono charakterystyczne stany wody na posterunkach wodowskazowych na rzece Elbląg Dzierzgoń. Tabela 3. Charakterystyczne stany wody SSW i SNW - posterunki wodowskazowe rzeki Elbląg Dzierzgoń Rzeka Wodowskaz Okres SSW [cm] Rzędna wody SSW SNW [cm] Rzędna wody SNW [m npm] [m npm] Dzierzgoń Bągart 1960-2003 699 1,84 680 1,65 Jez. DruŜno śukowo 1976-2003 515 0,07 476-0,32 Elbląg Elbląg 1947-2003 509-0,02 444-0,67 Elbląg Nowe 1947-2003 509 0,01 430-0,78 Batorowo W tabeli 4 przedstawiono charakterystyczne przepływy wody na posterunku wodowskazowym w Bągarcie na rzece Dzierzgoń. Tabela 4. Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ - posterunek wodowskazowy Bągart na rzece Dzierzgoń. Rzeka Wodowskaz Okres SSQ [m 3 /s] SNQ [m 3 /s] Dzierzgoń Bągart 1971-2003 1.823 0.579 10
3.3 Przepływy i stany wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i 10% na posterunkach wodowskazowych Przepływy maksymalne o określonym prawdopodobieństwie przewyŝszenia wyznaczono w oparciu o Zasady obliczania przepływów rocznych o określonym prawdopodobieństwie przewyŝszenia autorstwa prof. M. Ozgi-Zielińskiej i zespołu oraz w niektórych przypadkach na podstawie innych programów statystycznych. Najlepiej dopasowaną funkcją i najbardziej wiarygodną dla odwzorowania rozkładu maksymalnych przepływów rocznych o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i 10% jest funkcja rozkładu Weibulla. Przy wyznaczaniu stanów wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i 10% jako najbardziej wiarygodny rozkład przyjęto funkcję wartości ekstremalnych. Wyniki obliczeń zostały przedstawione w tabelach 5 i 6. Tabela 5. Stany wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i p=10% na posterunkach wodowskazowych rzeki Elbląg i Dzierzgoń. Wodowskaz Rzędna zera wodowskazu Kr86 [m npm] Okres Stan p=1% [cm] Rzędna wody p=1% [m npm] Stan p=10% [cm] Rzędna wody p=10% [m npm] Bągart -5.15 śukowo -5.08 Elbląg -5.11 Nowe Batorowo -5.08 1986-2003 812 2.97 7.72 2.57 1976-2003 628 1.2 5.95 0.87 1986-2003 668 1.57 6.35 1.24 1947-2003 670 1.62 6.46 1.38 11
Tabela 6. Obliczone przepływy o prawdopodobieństwie wystąpienia (przewyŝszenia) p=1% i p=10% n- posterunek wodowskazowy Bągart na rzece Dzierzgoń.. Rzeka Wodowskaz Przepływ Q p=1% [m 3 /s] Przepływ Q p=10% [m 3 /s] Dzierzgoń Bągart 15.99 12.75 12
3.4. Przepływy o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i p=10% na profilach niekontrolowanych W praktyce inŝynierskiej w zaleŝności od połoŝenia przekroju obliczeniowego w stosunku do przekrojów wodowskazowych stosowana jest metoda interpolacji lub metoda ekstrapolacji, przy załoŝeniu, Ŝe przyrost zlewni między przekrojem wodowskazowym i obliczeniowym nie przekracza ±20% w stosunku do powierzchni zlewni w przekroju obliczeniowym. Dla profili niekontrolowanych poszczególne wartości przepływów charakterystycznych (Q maxp1%, SSQ i SNQ) w profilach kontrolowanych obliczono poprzez interpolację bądź ekstrapolację wg wzorów: Q o A n o = Q w A (1) w Q o Q Q = Q + (2) ( A A ) w2 w1 w1 o w1 Aw 2 Aw 1 gdzie Q o - wartość charakterystyki przepływu w przekroju obliczeniowym, Q - wartość charakterystyki przepływu w przekroju wodowskazowym, w A - wielkość powierzchni zlewni zamkniętej przekrojem obliczeniowym, o Aw - wielkość powierzchni zlewni zamkniętej przekrojem wodowskazowym n - parametr empiryczny; n=2/3 Poziom zwierciadła wody w rzece Elbląg zaleŝny jest od dopływu wody z dorzecza i stanu wody w Zalewie Wiślanym. 13
3.5. Obliczenia rzędnych zwierciadła wody Obliczenia hydrauliczne zostały wykonane przy wykorzystaniu modelu HEC-RAS (US Army Cors of Engineers, Hydrologic Engineering Centre-River Analysis System) oraz metod hydrologii stosowanej. Model HEC-RAS ma moŝliwość szczegółowego odwzorowania topografii terenu, geometrii budowli w granicach koryta rzeki i terenach zalewowych oraz oddziaływania tych obiektów na hydrauliczne warunki przepływu. Rzędne zwierciadła wody są wyznaczone od jednego przekroju poprzecznego do kolejnego w oparciu o równanie energii (Bernoulliego): α Z i + H i + 2 v i 2 g 2 αv = Z i+1 + H i+1 + i 2 g +1 + x i S gdzie: Z i, Z i+1 wzniesienie dna ponad przyjęty poziom odniesienia odpowiednio w przekroju i oraz i+1 H i, H i+1 głębokość w kanale w przekroju i oraz i+1 ν i, ν i+1 średnia prędkość x i odległość pomiędzy przekrojami S - spadek linii energii miarodajny dla badanego odcinka rzeki W tabeli 7 zostało przedstawione zestawienie rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i p=10% i przepływów charakterystycznych SSQ i SNQ w przekrojach poprzecznych rzeki rzeki Elbląg i Dzierzgoń. 14
Tabela 7. Zestawienie rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i p=10% i przepływów charakterystycznych SSQ i SNQ w przekrojach poprzecznych rzeki Elbląg Dzierzgoń Nr przekroju KilometraŜ [km] Rzędna zww dla Q 1% [m n.p.m.] Rzędna zww dla Q 10% [m n.p.m.] Rzędna zww dla SSQ [m n.p.m.] Rzędna zww dla SNQ [m n.p.m.] 45 86.090 110.27 110.08 109.60 109.30 44 84.680 108.86 108.68 108.56 108.39 43 83.730 107.39 107.25 106.82 106.56 42 82.930 102.67 102.46 102.12 101.83 41 81.180 100.10 99.87 99.69 99.50 40 79.290 98.57 98.38 98.17 98.00 39 78.440 98.02 97.63 97.48 97.27 38 76.240 83.49 83.12 83.10 82.81 37 73.790 80.68 80.41 79.79 79.61 36 72.940 73.60 73.23 72.07 72.04 35 71.570 69.60 69.20 67.76 67.72 34 69.930 65.10 65.02 63.25 63.22 33 68.380 62.08 61.50 60.91 60.78 32 66.820 60.96 59.88 59.16 59.13 31 65.170 59.36 58.65 57.82 57.79 30 62.580 55.84 54.96 53.84 53.79 29 60.260 51.14 50.86 49.99 49.95 28 58.070 47.50 46.16 45.50 45.36 27 54.850 41.90 40.91 39.84 39.70 26 53.580 38.87 38.04 37.93 37.79 25 50.880 30.15 30.08 29.93 29.91 24 50.510 26.06 25.48 25.28 25.21 23 50.070 24.47 23.92 23.80 23.75 22 48.080 17.94 17.32 16.70 16.02 21 45.750 12.97 12.91 12.56 12.55 20 45.230 10.34 10.19 9.09 9.06 19 44.260 7.50 7.10 5.91 5.82 18 42.960 6.02 5.82 3.88 3.81 17 41.670 5.09 4.90 2.59 2.52 16 38.730 2.97 2.57 1.84 1.65 15 35.730 1.76 1.43 0.29 0.29 14 33.660 1.66 1.27 0.19 0.17 13 30.800 1.53 1.14 0.18 0.11 12 29.330 1.42 1.07 0.16 0.09 11 26.240 1.28 0.95 0.13 0.07 10 24.830 1.20 0.87 0.07-0.32 9 17.080 1.20 0.87 0.07-0.32 8 13.470 1.38 1.05 0.04-0.49 7 12.940 1.41 1.08 0.02-0.52 6 11.910 1.46 1.13 0.01-0.57 5 9.730 1.57 1.24-0.02-0.67 4 8.430 1.58 1.26-0.02-0.68 3 4.480 1.60 1.32 0.00-0.73 2 2.800 1.61 1.34 0.00-0.75 1 0.130 1.62 1.38 0.01-0.78 15
4. Wyznaczenie przekrojów poprzecznych koryta rzecznego i przekrojów dolinowych w miejscach charakterystycznych. Jednym z pierwszych etapów realizacji projektu było wykonanie przekrojów poprzecznych koryta rzeki w miejscach charakterystycznych wraz z charakterystycznymi przekrojami dolinowymi oraz, w oparciu o przekroje poprzeczne koryta rzeki, wykonanie przekroju podłuŝnego rzeki Elbląg Dzierzgoń. Na rzece wprowadzono nowy kilometraŝ, który został naniesiony na mapy topograficzne w układzie 1965 w skali 1:10 000. 4.1. Metodyka pomiarów Wszystkie pomiary hipsometryczne wykonywano w geodezyjnym poziomym układzie współrzędnych PUWG 1992 i pionowym poziomie odniesienia Kronsztad 86. Na podstawie map topograficznych 1:10 000 oraz wizji lokalnej wytyczano w terenie profile przekrojów hipsometrycznych poprzez stabilizację palikami dwóch punktów wyznaczających profil. Do pomiarów geodezyjnych wykorzystano stację tachimetryczną NIKON DTM-501 oraz aparaturę opartą o technikę GPS (Globalny System Pozycyjny). UŜyto odbiorników GPS Trimble 5700 z anteną Zephyr odbiornik ruchomy i Zephyr Geodetic odbiornik bazowy z radiową transmisją sygnału korekcyjnego w czasie rzeczywistym oraz rejestratora GPS Trimble TSC [ 2, 3, 4, 5 ]. Część pomiarów wykonano pracując w opcji RTK (pomiary w czasie rzeczywistym), a część wykonując pomiary statyczne w opcji FastStatic (postprocessing). Zastosowany sprzęt umoŝliwia wykonanie pomiarów z dokładnością wymaganą przez Instrukcję Techniczną GUGiK G-1-10 oraz pozwala na wykonywanie pomiarów bez konieczności zakładania sieci poligonów. Współrzędne zastabilizowanych w terenie punktów określano metodą statyczną GPS. Do pomiarów były uŝywane dwa odbiorniki TRIMBLE 5700 pracujące w trybie FastStatic. Stacje bazowe ustawiano na punktach naleŝących do sieci punktów POLREF, których współrzędne w układzie WGS-84 i 1992 wraz z wysokościami elipsoidalnymi otrzymano z Centralnego Ośrodka Dokumentacji Geodezyjno-Kartograficznej w Warszawie. Obliczenia na elipsoidzie WGS-84 wykonano przy pomocy oprogramowania TRIMBLE GEOMATICS OFFICE Version 1.61. RóŜnice wysokości geoidy niwelacyjnej i elipsoidy odniesienia obliczono z modelu Geoidy niwelacyjnej 2002 wprowadzonej do stosowania przez Głównego Geodetę Kraju. Wyznaczenie tych róŝnic jest konieczne do przeliczeń wysokości elipsoidalnych do 16
obowiązującego układu wysokości. Pomiary na przekrojach wykonano przy pomocy stacji tachimetrycznej NIKON serii DTM-501. Przeliczenia współrzędnych pomiędzy układami 1965 i 1992 wykonano posługując się oprogramowaniem GEONET_unitrans wersja 8.2. Obliczenia pikiet wykonano programem WinKalk wersja 3.7. Pomiary przepływu na wytypowanych profilach były wykonywane, w zaleŝności od głębokości wody, metodą tradycyjną przy pomocy młynka hydrometrycznego lub prądomierza akustycznego. Na profilach o głębokości około 1m i poniŝej pomiar przeprowadzono młynkiem hydrometrycznym, zgodnie z instrukcją wykonywania pomiarów obowiązującą w IMGW. W przypadku większych głębokości pomiary były wykonywane za pomocą prądomierza akustycznego Workhorse Rio Grande ADCP firmy RD Instruments. Przetwornik prądomierza doplerowskiego wraz z zintegrowaną z nim anteną GPS holowany był za łodzią motorową wzdłuŝ profilu. Do wyznaczenia przepływów uŝywano standardowego oprogramowania WinRiver firmy RD Instruments. W kaŝdej sesji pomiarowej wyznaczano aktualną rzędną zwierciadła wody dowiązując ją stacją tachimetryczną do punktów bazowych o wyznaczonej wysokości. 4.2. Forma przekazania danych Rezultaty prac pomiarowych wykonanych przez Oddział Morski IMGW w Gdyni przedstawiono w załącznikach zawierających przekroje poprzeczne i podłuŝne poszczególnych rzek. Wszystkie tabele, materiał zdjęciowy oraz przekroje poprzeczne i profile podłuŝne zostały zapisane na dysku CD będącym integralną częścią tego opracowania. 17
5. Wyznaczanie terenów bezpośredniego zagroŝenia powodzią od wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŝszenia) p=1% i 10% na mapach topograficznych w skali 1:10 000. Do tworzenia map stref zagroŝenia powodziowego został wykorzystany program Arc View GIS. Pozwoliło to na stworzenie mapy tematycznej, w której poszczególne elementy składowe mapy zapisane są w oddzielnych warstwach tematycznych. 5.1 Opracowanie podkładów rastrowych map topograficznych w skali 1:10 000 Ze względu na brak map wektorowych z terenu zlewni rzeki Elbląg Dzierzgoń jako podkłady mapowe wykorzystane do tworzenia warstw tematycznych map zagroŝenia powodziowego rzeki Elbląg Dzierzgoń wykorzystano rastrowe mapy topograficzne w skali 1:10000 w układzie "PUWG 1965. Obrazy rastrowe zostały zapisane jako monochromatyczne w formacie TIFF z rozdzielczością 300dpi. Schematyczny układ arkuszy map wykorzystanych w opracowaniu przedstawiono na rys 1. Obrazy rastrowe zostały przeliczone do układu PUWG-1992 zgodnie z algorytmami przeliczeniowymi zawartymi w instrukcji "Wytyczne techniczne. G-1.10. Formuły odwzorowawcze i parametry układów współrzędnych." Przejścia transformacyjne realizowane były na podstawie następującego schematu: 18
Przy tworzeniu nowych przeliczonych plików wykorzystano metodę interpolacji najbliŝszego sąsiedztwa. W metodzie tej wartość nowego piksela zostaje przypisana na podstawie wartości piksela najbliŝszego do transformowanego. 5.2 Opracowanie warstw tematycznych Na podstawie uzyskanych informacji z róŝnych ośrodków administracji, pomiarów terenowych, obliczeń hydraulicznych i opracowanych podkładów rastrowych opracowano dla rzeki Elbląg Dzierzgoń następujące warstwy tematyczne: - kilometraŝ rzeki, - wodowskazy, - budowle hydrotechniczne budowle piętrzące, - wały przeciwpowodziowe, - granice gmin, - strefy bezpośredniego zagroŝenia powodziowego od wody 1% i 10%. 5.3 KilometraŜ Warstwa kilometraŝu została opracowana w celu właściwego odwzorowania odległości pomiędzy poszczególnymi przekrojami poprzecznymi. Wyznaczony został poprzez pomiar odległości w linii nurtu koryta rzeki na podkładach mapowych w skali 1:10 000. Próby określenia lokalizacji przekroi na podstawie kilometraŝu według Podziału hydrograficznego Polski IMGW 1983 prowadziły do występowania niewłaściwych odległości pomiędzy przekrojami. Przyczyny takiego stanu rzeczy upatrywać naleŝy w tym, iŝ kilometraŝ przedstawiony w Podziale hydrograficznym Polski opracowany był na podstawie map w skali 1:50000. 5.4 Strefy zagroŝenia powodziowego A1 i A10 Rodzaj warstwy poligon. Podstawą do wyznaczenia granic stref były punkty pomiarowe przekrojów poprzecznych oraz podkład mapowy ze szczególnym uwzględnieniem informacji o rzeźbie terenu doliny rzeki tj. warstwic i pikiet wysokościowych. PoniewaŜ za podstawę wykreślenia granic przyjęto dane wysokościowe z map topograficznych w skali 1:10 000, moŝe powodować to niedokładności zasięgu zalewu w 19
stosunku do map bardziej dokładnych (np. map do celów projektowych). W przypadku wystąpienia w/w niedokładności decyduje rzędna zwierciadła wody. Rzędną moŝna odczytać z tabeli Elbląg Dzierzgoń -przekrój podłuŝny.xls w katalogu Elbląg - Dzierzgoń opracowanie na płycie CD. Rzędne pomiędzy punktami załamania moŝna obliczać korzystając z metody aproksymacji liniowej (jest to linia prosta). 5.5 Wodowskazy Typ warstwy punkty. Warstwa lokalizacji posterunków wodowskazowych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej została opracowana na podstawie danych historycznych IMGW zweryfikowanych pomiarami terenowymi. 5.6 Mosty Typ warstwy punkty. Warstwa lokalizacji budowli mostowych opracowana została na podstawie materiałów przekazanych przez RZGW Gdańsk oraz pomiarów terenowych. 5.7 Wały przeciwpowodziowe Typ warstwy linia. Warstwa lokalizacji wałów przeciwpowodziowych opracowana została na podstawie Zestawienia oceny stanu technicznego wałów przeciwpowodziowych uzyskanych z WZMiUW województwa warmińsko-mazurskiego oraz śuławskiego ZMiUW w Elblągu. 20
5.8 Gminy Typ warstwy linia. Warstwa granic poszczególnych gmin opracowana zgodnie z obecnie panującym podziałem administracyjnym. RóŜnica pomiędzy przebiegiem granic gmin na mapach topograficznych, a wektorową warstwą podziału administracyjnego wynika z wykorzystania jako źródła danych dla warstwy wektorowej map topograficznych w mniejszej skali tzn. 1: 100 000. Stąd teŝ granice w formie wektorowej nie są tak dokładne jak granice jednostek administracyjnych przedstawione na podkładowych mapach topograficznych 1:10 000. Część geometryczna wektorowych warstw tematycznych została uzupełniona o tabele danych atrybutowych dla poszczególnych obiektów. Wszystkie warstwy wektorowe zostały zapisane w formacie *.shp (programu ArcView). 5.9 Wydruki map terenów zalewowych Kompozycje map zawierających obrazy rastrowe map topograficznych oraz zestawy danych wektorowych zostały wydrukowane barwnie. Obszar wydruku map jest zgodny z obszarem podkładowych map topograficznych w skali 1:10 000. Tabela. 8. Wykaz wydrukowanych arkuszy map dla rzeki Elbląg i Dzierzgoń Numer Mapy KilometraŜ rzeki Elbląg - Dzierzgoń 1 0+000 6+000 2 7+000 13+000 3 13+000 20+000 4 18+000 26+000 5 26+000 33+000 6 33+000 41+000 7 42+000 60+000 8 58+000 68+000 9 68+000 80+000 10 77+000 86+000 21
Rys.1 Schematyczny układ arkuszy map rzeki Elbląg i Dzierzgoń 22
6. Literatura 1. Bajkiewicz-Grabowska E., Magnuszewski A., Mikulski Z., Hydrometria, PWN, Warszawa 1993 2. IMPEXGEO, Instrukcja Obsługi Rejestratora GPS Trimble TSCe. 3. IMPEXGEO, Odbiorniki GPS 5700. 4. IMPEXGEO, Oprogramowanie Rejestratora GPS Trimble TSCe Survey Conntroller v.10.6. Podstawowe informacje uŝytkownika. 5. IMPEXGEO, Oprogramowanie TRIMBLE GEOMATICS OFFICE. 6. IMPEXGEO, TOTAL STATION Seria DTM 501, Instrukcja obsługi. 7. Kietlińska Z., Walczak S., Miernictwo w Budownictwie Lądowym i Wodnym, WSziP, Warszawa 1997. 8. Kosiński W., Geodezja, Wyd. SGGW, Warszawa 2002. 9. Nachlik E., Kostecki S., Gądek W., Stochmal R. Strefy zagroŝenia Powodziowego Biuro Koordynacji Projektu Banku Światowego, Wrocław 2000 10. Ozga-Zielińska M., Brzeziński J., Hydrologia stosowana, PWN, Warszawa 1994. 11. Pasławski Z., Metody Hydrometrii Rzecznej, IMGW, WKiŁ, Warszawa 1973. 12. Praca zbiorowa pod kier. Juliusza Stachy, Podział Hydrologiczny Polski, IMGW, Warszawa 1986. 13. Instrukcja modelu HEC-RAS Hydraulic Reference Manual 23
7. Załączniki Profile: o podłuŝny o poprzeczne Mapy stref bezpośredniego zagroŝenia powodzią na rzece Elbląg Dzierzgoń Opracowanie w formie elektronicznej na płycie CD Zawartość płyty: 1. Katalog "Elblag - Dzierzgoń opracowanie" zawiera podkatalogi: -Elblag - Dzierzgoń poprzeczne a-cad -Elblag - Dzierzgoń podłuŝne a-cad -zdjęcia budowle hydrotechniczne oraz pliki w formacie *.xls: -Elblag - Dzierzgoń zestawienie (opis rzeki, kilometraŝ, m. przekrojów, dopływy i odpływy, budowle hydrotechniczne, budowle opis, wodowskazy, pozwolenia wodnoprawne) - Elblag - Dzierzgoń przekrój podłuŝny - Elblag - Dzierzgoń profile poprzeczne, oraz plik w formacie *.doc z opisową częścią projektu 2. Katalog "Warstwy_map" zawiera warstwy wektorowe w formacie *.shp: - granice gmin - podział na gminy, - "mosty" - lokalizacja mostów drogowych, kolejowych - "kilometraŝ 2004" - warstwa punktowa kilometraŝu rzeki, - "wały" - lokalizacja obwałowań, - "posterunki wodowskazowe" - lokalizacja posterunków wodowskazowych, - " elbląg-dzierzgoń przek " - lokalizacja punktów pomiarowych przekrojów poprzecznych, - "woda-10%" - tereny o prawdopodobieństwie wystąpienia wody 10% - "woda-1%" - tereny o prawdopodobieństwie wystąpienia wody 1% 3. Katalog "Wydruki" zawiera w podkatalogach ("eps", "jpg") przygotowane do wydruku kompozycje map w formatach *.eps i *.jpg 4. Katalog "Rastry" zawiera warstwy rastrowe podkładów topograficznych w formacie *tif. 24