Zrównoważone zarządzanie zlewnią zbiornika Dobczyckiego Spotkanie w ramach projektu SaLMaR 25 czerwca 2013, 10:00 Ośrodek Jałowcowa Góra, Dobczyce

PROGRAM 10:00 Wprowadzenie i prezentacja projektu SaLMaR (Tomasz Bergier) 10:20 RBIS Dobczyce (Beata Hejmanowska) 10:40 Modelowanie w SaLMaR (Wojciech Drzewiecki) 11:00 Przerwa kawowa 11:15 Praca w grupach tematycznych (metodą World Cafe)

Sustainable Land and Water Management of Reservoir Catchments (SaLMaR) PREZENTACJA PROJEKTU Dr inż. Tomasz Bergier Katedra Kształtowania i Ochrony Środowiska Wydz. Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

TŁO PROJEKTU

FINANSOWANIE Polsko-niemiecka współpraca na rzecz zrównoważonego rozwoju Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego Bundesministerium für Bildung und Forschung CZAS TRWANIA: 3 lata (zakończenie w 2015)

KONSORCJUM POLSKA Instytut Technologiczno-Przyrodniczy, Małopolski Ośrodek Badawczy w Krakowie Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie Główny Instytut Górnictwa w Katowicach ProGea-Consulting w Krakowie NIEMCY Friedrich-Schiller-Univerität Jena Helmholtz Centre for Environmental Research w Lipsku Codematix GmbH w Jenie GDS GmbH w Jenie

ZLEWNIE PROJEKU POLSKA Zbiornik Dobczycki Czorsztyn-Sromowce Niżne Dziećkowice NIEMCY Weida-Zeulenroda

ZLEWNIE PROJEKU

PAKIETY ROBOCZE Implementacja RBIS: system komputerowy o funkcjonalności GIS, platforma wymiany informacji pomiędzy zarządzającymi zlewnią. Zintegrowana ocena (ISA) i analiza dynamiki zjawisk hydrologicznych i społeczno-ekonomicznych, w szczególności: procesów kształtujących obieg wody i zanieczyszczeń, trendów przemian społecznych, urbanistycznych itp. Zastosowania teledetekcyjnych technik lotniczych (hiperspektralnych i termicznych) i satelitarnych do identyfikacji niezorganizowanych źródeł zanieczyszczeń. Zastosowanie i rozwój modelu J2000-S do modelowania dynamiki krążenia wody i transportu zanieczyszczeń.

PAKIETY ROBOCZE Zbudowanie zestawu kluczowych wskaźników opisujących krążenie wody oraz transport zanieczyszczeń, a także rozwój społeczno-ekonomiczny, z uwzględnieniem przewidywanych zmian klimatu. Stworzenie scenariuszy (‘what-if?’ = ‘co-jeśli’) opisujących przewidywane trendy w użytkowaniu terenu i zmiany klimatyczne (integracja pakietów 2 i 5) z udziałem interesariuszy i ekspertów. Wprowadzenie ich do RBIS. Modelowanie scenariuszy za pomocą J2000-S. Stworzenie ILWRM uwzględniającego wszystkie powyższe elementy (strategie, trendy, scenariusze). Rozbudowa RBIS o wymagane procedury w celu stworzenia systemu wspomagania decyzji.

CEL PROJEKTU Stworzenie Zintegrowanego Systemu Zarządzania Zlewnią i Zasobami Wodnymi (ang. ILWRM) m.in. dla zlewni Zbiornika Dobczyckiego z wykorzystaniem: przestrzennej bazy danych środowiskowych RBIS modelu komputerowego J2000-S hiperspektralnych i termalnych technik teledetekcyjnych pomiarów in-situ współpracy z interesariuszami i ekspertami

Sustainable Land and Water Management of Reservoir Catchments (SaLMaR) Drivers (D) (czynniki sprawcze) Zmiany klimatu, rozwój społeczno-ekonomiczny, polityki i trendy sektorowe, zmiany użytkowania D Wskaźniki Pressures(P) (presja) Bezpośrednie oddziaływanie na środowisko, presja na zasoby lądowe i wodne (np. eutrofizacja) P Wskaźniki State (S) (stan) Obserwowany stan środowiska Poziom zanieczyszczeń Wykorzystanie zasobów Turystyka S Wskaźniki Responses (R) (reakcja) Reakcja społeczeństwa na problemy Powstałe na bazie scenariuszy strategie działania (ILWRM) R Wskaźniki Impacts (I) (wpływ) Wpływ zmian środowiska na efekty działalności człowieka Degradacja zasobów Występowanie zjawisk ekstremalnych Bariery rozwoju I Wskaźniki D S S Ocena Modelowanie Model systemu Sprzężenia zwrotne Walidacja strategii

SaLMaR RIVER BASIN INFORMATION SYSTEM (RBIS) DLA ZLEWNI ZBIORNIKA DOBCZYCKIEGO Dr hab. inż. Beata Hejmanowska, prof. AGH Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska Wydz. Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

River Basin Information System RBIS

River Basin Information System RBIS strona internetowa

River Basin Information System RBIS aplikacje

River Basin Information System RBIS Stacje pomiarowe

River Basin Information System RBIS Stacje pomiarowe

River Basin Information System RBIS Stacje pomiarowe

River Basin Information System RBIS Stacje pomiarowe

River Basin Information System RBIS geodane

River Basin Information System RBIS geodane - ortofotomapa

River Basin Information System RBIS geodane - zlewnia

River Basin Information System RBIS geodane -

River Basin Information System RBIS geodane -

River Basin Information System RBIS geodane -

River Basin Information System RBIS dane hydrologiczne

River Basin Information System RBIS dane meteorologiczne

River Basin Information System RBIS jakość wód

River Basin Information System RBIS geodane Mapa topograficzna - 6 arkuszy map w układzie 1992 w skali 1:50 000 - 59 arkuszy map w skali 1:10 000 Mapa Sozologiczna i Hydrograficzna Polski w skali 1:50 000 w wersji cyfrowej w formacie MapInfo Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1:50 000 w postaci wydruku offsetowego Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1:50 000 w postaci cyfrowe w formacie geotiff wraz z objaśnieniami Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1:50 000 w formacie ArcView (*.shp) wraz z objaśnieniami

River Basin Information System RBIS geodane Mapa Hydrogeologiczna Polski w skali 1:50 000 wersji cyfrowej ArcView (*.shp) wraz z objaśnieniami Mapa Geośrodowiskowa Polski w skali 1:50 000 w wersji cyfrowej Mapa Litogenetyczna Polski w skali 1:50 000 w wersji cyfrowej (*.tiff) Mapa Hydrogeologiczna Polski, Pierwszy Poziom Wodonośny – Występowanie i Hydrodynamika w skali 1:50 000 w wersji cyfrowej ArcView (*.shp) Mapa Hydrogeologiczna Polski, Pierwszy Poziom Wodonośny – Wrażliwość na Zanieczyszczenie i Jakość Wód w skali 1:50 000 w wersji cyfrowej ArcView (*.shp) Baza Danych Obiektów Topograficznych w skali 1:10 000 w wersji cyfrowej ArcView (*. shp)

River Basin Information System RBIS Dziekuje za uwagę Nowe dane potrzeby pomysły

SaLMaR ROLA MODELOWANIA W PROJEKCIE Dr inż. Wojciech Drzewiecki Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji Środowiska Wydz. Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

Modelowanie – definicje Reprezentacja procesu (Fowler, 1997) Formalny (matematyczny, fizyczny) opis zasadniczych elementów problemu (Jeffers, 1988) Uproszczony obraz rzeczywistości – jako narzędzie do rozwiązywania problemów (Jorgensen, 1994) Badanie procesów zachodzących w krajobrazie (środowisku) przy użyciu algorytmów matematycznych w postaci kodu komputerowego (Burroughs, 1986)

Model przestrzenny Dotyczy zjawisk, które wykazują zmienność przestrzenną Wynik modelowania zmienia się wraz ze zmianą lokalizacji

Cele modelowania przestrzennego Modele przestrzenne analizują zjawisko identyfikując zmienne zasadnicze dla jego opisania (wyjaśnienia) i dostarczając informacji o relacjach między tymi zmiennymi (wagi) Są użyteczne dla przewidywania prawdopodobnego wpływu ewentualnych zmian czynników kontrolujących zjawisko

Cele modelowania przestrzennego Pomoc w zrozumieniu rzeczywistego świata (eksperyment prowadzony w „cyfrowej wersji” rzeczywistości) Wsparcie procesu planowania (pomoc w znalezieniu optymalnego rozwiązania) Dostarczenie narzędzia prognostycznego dla zarządzania przestrzenią (co-jeżeli?) Czytelna i łatwa w odbiorze wizualizacja – wykresy, mapy, dynamiczne prezentacje

Model J2000 Model J2000 zorientowany procesowo model o parametrach rozłożonych przeznaczony do symulacji hydrologicznych reprezentuje najważniejsze procesy hydrologiczne w zlewni

Model J2000 Model J2000 modelowanie przeprowadzane jest dla wydzielanych w obrębie zlewni jednostek przestrzennych (HRU – Hydrological Response Units) HRU określane są na drodze analiz GIS w oparciu o informacje o ukształtowaniu terenu, glebach, użytkowaniu i własnościach hydrogeologicznych

Model J2000 Model J2000 na wyjściu z modelu otrzymujemy dane o odpływie w podziale na 4 rodzaje

Model J2000

Model J2000

Model J2000

Model J2000

Model J2000-S Model J2000-S stanowi rozszerzenie modelu J2000 o dodatkowe komponenty umożliwiające modelowanie procesów erozji oraz transportu biogenów

JAMS Jena Adaptable Modelling System modułowa platforma modelowania umożliwia tworzenie nowych modeli z wykorzystaniem istniejących modułów tworzenie nowych modeli odbywać się może na dwa sposoby: - poprzez wykorzystanie interfejsu graficznego do składania nowych modeli z istniejących modułów; - w oparciu o istniejące modele, poprzez zastępowanie odpowiednich modułów nowymi (lepiej pasującymi do posiadanych danych czy opartymi na innych modelach matematycznych)

JAMS Przykłady zastosowań Zlewnia rzeki Gera

JAMS Przykłady zastosowań Zespół zbiorników Weida-Zeulenroda zbiorniki dostarczały wodę pitną dla mieszkańców wschodniej Turyngii zagrożeniem dla jakości wody były wysokie ładunki azotanów w wodach zasilających zbiornik zanieczyszczenia pochodziły ze źrodeł rolniczych Cele projektu: Identyfikacja rozproszonych obszarowych źródeł zanieczyszczeń Modelowanie ładunku azotu docierającego do zbiornika Optymalizacja stosowanych środków zapobiegawczych (kompensacja dla rolników)

JAMS Przykłady zastosowań wyznaczono elementarne jednostki przestrzenne (HRU) zgromadzono dane hydrologiczne i meteorologiczne ze stacji pomiarowych oraz dane dotyczące stosowanych dawek nawożenia (w skali pola) przy użyciu modelu J2000-S wykonano modelowanie dynamiki azotu w zlewni, którego rezultatem był rozkład przestrzenny źródeł azotu docierającego do wód

JAMS Przykłady zastosowań w celu określenia efektywności podejmowanych środków zaradczych przeprowadzono wielowymiarową analizę wrażliwości z zastosowaniem opartego na sieci neuronowej narzędzia HydroNet określono akceptowalne wielkości progowe ładunku azotu docierającego do zbiornika określono efektywność stosowania kompensacji oraz określono obszary priorytetowe dla jej stosowania

Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008): Sustainable Land and Water Management of Reservoir Catchments (SaLMaR) Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008): All models are wrong; some models are useful (“Cox’s Law”) Wszystkie modele z definicji są złe (niepełne), w tym sensie, że ignorują pewne aspekty rzeczywistości Istotne jest to, czy dany model jest przydatny do określonego celu

Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008): Sustainable Land and Water Management of Reservoir Catchments (SaLMaR) Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008): Prediction is hard, especially about the future Przewidywanie przyszłości jest bardzo trudne, a w zasadzie niemożliwe Prognozy są zwykle chybione, często nawet bardzo Próbujemy przewidywać przyszłość w oparciu o naszą wiedzę o przeszłości i teraźniejszości – ale nie jest to wiedza pełna Musimy przyjmować założenia co do tego jak będzie kształtować się przyszłość

Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008): Sustainable Land and Water Management of Reservoir Catchments (SaLMaR) Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008): Keep it simple, stupid (Program Apollo) Zasada istotna zwłaszcza dla narzędzi, które mają być używane w praktyce Istotne z punktu widzenia procesu decyzyjnego i partycypacji społecznej jest by model dostarczał zrozumiałych i szybkich odpowiedzi

Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008): Sustainable Land and Water Management of Reservoir Catchments (SaLMaR) Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008): Use it because it’s BAD Dostępne w praktyce dane są złe (ang. BAD), tj. niekompletne i niedokładne Musimy ich jednak używać gdyż jednocześnie są to najlepsze dane do jakich mamy dostęp (ang. BAD - the best available data) Stosowane modele komputerowe powinny wykorzystywać dostępne dane w możliwie najlepszy sposób

Modele komputerowe, nawet najlepsze, to jedynie narzędzia Sustainable Land and Water Management of Reservoir Catchments (SaLMaR) Zamiast podsumowania (na podst: Petit, 2008): Technology is not the answer Modele komputerowe, nawet najlepsze, to jedynie narzędzia

DODATKOWE INFORMACJE Projekt SaLMaR http://www.geoinf.uni-jena.de/7659.0.html?&L=2 RBIS http://www.geogr.uni-jena.de/index.php?id=7340&L=2 Model J2000-S http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Main_Page Przykładowy RBIS zrealizowany przez FSU Jena http://leutra.geogr.uni-jena.de/kosiRBIS/metadata/start.php

WARSZTATY Grupy tematyczne Dane meteorologiczne, hydrologiczne, przestrzenne itp., które są dostępne dla zlewni (Wojciech Drzewiecki + Katarzyna Bernat). Najważniejsze wyzwania w gospodarowaniu zlewnią Dobczyc: kierunki badawcze, tematy do modelowania i analizowania, kluczowe scenariusze, szanse i zagrożenia (Tomasz Bergier + Ewelina Wojtas) Funkcjonalność portalu internetowego RBIS Dobczyce, tworzonego w ramach projektu (Beata Hejmanowska + Mateusz Sawczak)