Akademia Rolnicza w Krakowie

Prezentacja na temat: "Akademia Rolnicza w Krakowie"— Zapis prezentacji:

1 Akademia Rolnicza w Krakowie
Katedra Inżynierii Wodnej POWÓDŹ

2 Dokumentacja fotograficzna
Wiosenne wezbranie na Nidzie

3 Rozlewisko w Umianowicach

4 Efekty przejścia wezbrania katastrofalnego Targaniczanka 2005r.
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Efekty przejścia wezbrania katastrofalnego Targaniczanka 2005r.

5 Strefy zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Strefy zagrożenia powodziowego Plany zagospodarowania przestrzennego są podstawowym instrumentem wspomagającym ochronę przed powodzią w zakresie kształtowania zagospodarowania na terenach zagrożonych oraz delimitacji terenów umożliwiającej lokalizację obiektów ochronnych: zbiorników retencyjnych, wałów przeciwpowodziowych.

6 Strefy zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Strefy zagrożenia powodziowego Na etapie opracowania planów zagospodarowania przestrzennego, studium zagrożenia powodziowego zawierać powinno: - warunki wyjściowe i ograniczające dla formułowania wytycznych w zakresie planowania przestrzennego, - sformułowanie w danej jednostce administracyjnej: koncepcji ograniczania skutków powodzi będącej integralną częścią uwarunkowań iplanu ochrony przed powodzią.

7 Etapy i zakres studium zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Etapy i zakres studium zagrożenia powodziowego Studium zagrożenia powodziowego, wykonywane po raz pierwszy w pełnym zakresie winno obejmować dwa etapy opracowania: - wstępny, umożliwiający identyfikacje wszystkich zagadnień istotnych (na podstawie jakościowego i ilościowego rozpoznania problemu), - zasadniczy, obejmujący pogłębioną ilościową analizę zagrożenia powodziowego, wynikającą z wstępnego rozpoznania problemu.

8 Etapy realizacji studium zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Etapy realizacji studium zagrożenia powodziowego Wstępne studium zagrożenia powodziowego obejmuje następujące etapy pracy: 4. Wyznaczenie w oparciu o podkłady mapowe zasięgów zalewów powodziowych na podstawie określonych profili zwierciadła wody, a następnie weryfikacja: - długości drogi przepływu pomiędzy przekrojami pomiarowymi, - zasięgu koryta wielkiej wody, - oporów przepływu i obszarów retencji w terenach zabudowanych podlegających zalaniu, - zakresu opisu dolinowych przekrojów poprzecznych, do odwzorowania obszaru przepływu oraz obszaru zalewu, - opisu geometrii i konstrukcji mostowych w obrębie koryta wielkiej wody, - zagospodarowania zlewni lub jej części i warunków odpływu powierzchniowego. 3. Wykonanie wstępnych obliczeń hydraulicznych identyfikujących profil zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie wystąpienia p=1% oraz 10% w rzekach lub zasięg spływu powierzchniowego - przepływu w potokach i na stokach, zgodnie z przyjętymi zasadami doboru przepływu miarodajnego. Obliczenia te należy poprzedzić wstępną analizą długości drogi przepływu pomiędzy przekrojami pomiarowymi. 1. Wykonanie obliczeń hydraulicznych dla wyodrębnionych odcinków rzeki (potoku), identyfikujące współczynniki oporu przepływu w korycie głównym i na terasach zalewowych. Identyfikacja winna być przeprowadzona dla danych hydrologicznych odniesionych do przepływów powodziowych z przedziału niskie - średnie. 2. Wykonanie wstępnych obliczeń hydraulicznych identyfikujących opory przepływu w korycie głównym i na obszarach zalewowych, zasięg zalewu i inne lokalne charakterystyki hydrauliczne, na podstawie udokumentowanych śladów dotychczasowych powodzi. Dotyczy to także identyfikacji miejsc potencjalnego spływu stokowego na podstawie dokumentacji osuwisk, uszkodzeń dróg, przepustów i mostów oraz innych lokalnych, udokumentowanych zdarzeń.

9 Pogłębione studium zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Pogłębione studium zagrożenia powodziowego Na podstawie charakterystyk przepływu (głębokość zalewu, prędkość przepływu) określić należy odpowiadające im granice stref: A0, A10 oraz wewnętrzną granicę w strefie ASW. Należy to zrobić na bazie podkładów mapowych lub na bazie numerycznego modelu terenu. W tym celu, po zlokalizowaniu punktów granicznych w przekrojach poprzecznych, należy dokonać interpolacji izolinii określających granice poszczególnych stref na długości cieku.

10 Strefy zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Strefy zagrożenia powodziowego STREFA A1 STREFA A0 STREFA A10 STREFA ASW

11 Strefy zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Strefy zagrożenia powodziowego Schemat strefy zalewu

12 Pogłębione studium zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Pogłębione studium zagrożenia powodziowego Należy uwzględnić: - zastosowanie modeli przepływu nieustalonego, np.: do analizy awarii wału przeciwpowodziowego lub innych uzasadnionych przypadków; przypadki te obejmują także zagadnienia obwiedni stanów i przepływów maksymalnych w ocenie zasięgu strefy zagrożenia przy spływie stokowym lub odpływie systemem potoków ze zlewni. - zastosowanie dwuwymiarowego modelowania przepływu w wybranych obszarach zasięgu zalewu powodziowego, w przypadku gdy składowe poprzeczne wektora prędkości przepływu są istotne i porównywalne co do wartości ze składowymi podłużnymi; wyboru takiego obszaru i sposobu rozwiązania tego problemu dokonuje specjalista z zakresu hydrauliki przepływu,

13 Pogłębione studium zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Pogłębione studium zagrożenia powodziowego Po zamknięciu wszystkich obliczeń należy sporządzić, i udokumentować raport - integralną część dokumentacji, w zakresie wyznaczenia stref zagrożenia powodziowego, powinien on zawierać: - opis warunków lokalnych w zakresie uzasadniającym przyjęte podejście do określenia rodzaju i metodologii wyznaczenia stref zagrożenia powodziowego, - definicję stref zagrożenia powodziowego, - opis metodologii ich określenia, - dokumentację informacji wyjściowych służących identyfikacji parametrów oraz warunków dodatkowych, istotnych dla wyników obliczeń, zakres przeprowadzonych prac i prezentację ich wyników.

14 Zakres studium zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Zakres studium zagrożenia powodziowego Studium zagrożenia powodziowego powinno obejmować trzy opracowania: 1 .Raport o zagrożeniu powodziowym. 2. Określenie stref zagrożenia powodziowego. 3. Wnioski do programu ochrony przed powodzią.

15 Zakres studium zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Zakres studium zagrożenia powodziowego Część I studium na podstawie istniejących dokumentów oraz terenowej inwentaryzacji zagrożenia powodziowego i obejmować ma następujące elementy: - charakterystykę hydrologiczną, - opis istniejącej osłony przeciwpowodziowej, - ocenę istniejącego systemu ochrony przed powodzią: inwentaryzację obiektów ochrony przeciwpowodziowej, ocenę koryt rzecznych, obwałowań, urządzeń odprowadzających wodę, inwentaryzację skutków i ocenę dotychczasowych powodzi, (brak odpowiedniej przepustowości koryt rzek, zły stan techniczny wałów, niedrożność systemu kanalizacyjnego, inne przyczyny), - ocenę zabudowy dolin rzecznych, - ocenę wpływu eksploatacji górniczej.

16 Zakres studium zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Zakres studium zagrożenia powodziowego Część II studium jest przedmiotem niniejszego opracowania i winna zawierać: a) specyfikację strefy zagrożenia powodziowego wraz z jej strukturą, b) zasady i podstawy określania strefy i jej struktury, c) odwołanie się do archiwalnej dokumentacji technicznej (wyników obliczeń hydraulicznych), d) graficzną prezentację strefy i jej struktury na podkładach w skali l:

17 Zakres studium zagrożenia powodziowego
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Zakres studium zagrożenia powodziowego Część III studium powinna obejmować: - ocenę zakresu i skutków zagrożenia powodziowego, wykonaną na podstawie części pierwszej i drugiej, - graficzną prezentację obiektów wodnych, atrybutów, lokalizacji, zagrożeń powodziowych, - specyfikację potrzeb w zakresie modernizacji infrastruktury przeciwpowodziowej oraz inżynierskiej w aspekcie obniżenia zagrożenia powodziowego, - ocenę możliwości podniesienia retencyjności obszaru, w tym możliwości zalania niecek obniżeń terenowych, - specyfikację przedsięwzięć dla ograniczenia zagrożenia powodziowego, w tym: proponowane ograniczenia w rozwoju zabudowy, hierarchizację działań technicznych, propozycje w zakresie rozwiązań na przykład w skali powiatu lub regionu.

18 Akademia Rolnicza w Krakowie
Katedra Inżynierii Wodnej Rodzaj i zakres materiałów wyjściowych do planowania i określania stref zagrożenia powodziowego Dane opisowe dotyczące powodzi winny obejmować następujące grupy zagadnień: - opis przyczyn powstawania powodzi, - zebranie i selekcję materiałów dokumentujących dotychczas występujące powodzie i wezbrania oraz ich skutki - w ujęciu lokalnym (miejsca zagrożenia, ich rodzaje, ocena przyczyn zagrożenia, dokumentacja skutków).

19 Akademia Rolnicza w Krakowie
Katedra Inżynierii Wodnej Rodzaj i zakres materiałów wyjściowych do planowania i określania stref zagrożenia powodziowego Wyniki analiz hydrologicznych winny obejmować: - Opis sieci rzecznej badanego obszaru. - Identyfikację pozostałych akwenów. - Charakterystyki hydrologiczne w następujących przekrojach sieci rzecznej: - wodowskazowych na rzekach i potokach, - przekrojach węzłowych systemu rzecznego, - przekrojach stopni wodnych i zapór, - wyznaczonych przekrojach odpływu ze zlewni, reprezentatywnych dla oceny zagrożeń w wyniku intensywnego spływu w określonych obszarach zlewni.

20 Akademia Rolnicza w Krakowie
Katedra Inżynierii Wodnej Rodzaj i zakres materiałów wyjściowych do planowania i określania stref zagrożenia powodziowego Charakterystyki te obejmują wartości natężenia wysokich przepływów o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia, czyli Q1%, Q5%, Q10% dla rzek i potoków, a ponadto: - wartości przepływu miarodajnego i kontrolnego dla wałów, - wartości opadu rzeczywistego oraz opadu o określonym prawdopodobieństwie występowania, - natężenia przepływu oraz stany odpowiadające ostatnim powodziom, - krzywe konsumcyjne w przekrojach budowli wodnych, - aktualne, geodezyjne pomiary przekrojów wodowskazowych, - uwarunkowaną lokalnie i regionalnie interpretację danych opadowych, - interpretację zasad bilansowania przepływów wysokich, prawdopodobnych w obszarach węzłowych rzek.

21 Akademia Rolnicza w Krakowie
Katedra Inżynierii Wodnej Rodzaj i zakres materiałów wyjściowych do planowania i określania stref zagrożenia powodziowego Materiały podkładowe konieczne do analizy obejmują: - Mapy w skali 1: w postaci graficznej lub numerycznej NMT. - Przekroje poprzeczne rzek i potoków w granicach potencjalnych zalewów. - Mapy zasadnicze i inne podkłady geodezyjne (1:2000, 1:1000), materiały podkładowe służb wodnych i ich inspektoratów, (korony wałów przeciwpowodziowych), identyfikację zagospodarowania przestrzennego na tle układu wysokościowego. - Identyfikację zagospodarowania potencjalnego obszaru zalewu z określeniem jego rodzaju i parametrów. - Parametry przekrojów mostowych. - Identyfikację ilościową skutków dotychczasowych powodzi, w tym głębokości oraz zasięgi zalewów i podtopień.

22 Charakterystyki obliczeniowe
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Charakterystyki obliczeniowe Potencjał powodziowy Qkat – znany największy przepływ, m3s-1, Qbrzeg – przepływ brzegowy lub średnim z wielolecia, A – powierzchnia zlewni, km2.

23 Charakterystyki obliczeniowe
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Charakterystyki obliczeniowe Miernik powodziowy Qp, Hp – przepływ i stan wielkiej wody o prawdopodobieństwie 1% lub 0,1 %, Qbezp – przepływ bezpieczny, Hmin – najniższy stan wody, A – powierzchnia zlewni, I - spadek bezwzględny,  - współczynnik zagospodarowania doliny; przyjmuje się od 1 do 10 zależnie od wartości terenu.

24 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Oprogramowanie HEC—RAS należy do rodziny HEC (HEC1, HEC2 HEC-RAS) i jest powszechnie stosowane w Europie. Merytorycznie jest oparte na najwyższym standardzie, a ponadto należy do kategorii public-domain. Ważnym zagadnieniem w ochronie przeciwpowodziowej jest wyznaczenie stref zalewu. Konieczne jest opracowanie map zalewów powodziowych dla powodzi miarodajnej, za którą zwykle uważa się wodę o prawdopodobieństwie przewyższenia Q1% i Q10%.

25 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS HEC—RAS jest modelem opracowanym przez US Corps of Engineers i przetestowanym w latach osiemdziesiątych w bardzo szerokim zakresie. Model ten odwzorowuje ustalony przepływ we wszystkich możliwych przypadkach: zabudowa koryt: wały przeciwpowodziowe, jazy i stopnie, mosty wysokie i niskie, przepusty, b) zmienny kształt doliny rzecznej i koryta głównego, opisywany przekrojami poprzecznymi, które można dowolnie zagęszczać na żądanie użytkownika, c) zróżnicowane długości drogi przepływu na terasach zalewowych i w korycie głównym, d) transport rumowiska wleczonego i unoszonego.

26 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Program ten bazuje na wzorze Chezy: C – współczynnik prędkości Rh - promień hydrauliczny, U - obwód zwilżony, Sf – spadek.

27 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Po wyrażeniu współczynnika prędkości wzorem Manninga otrzymamy: C – współczynnik prędkości Rh - promień hydrauliczny, U - obwód zwilżony, Sf – spadek.

28 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Metoda obliczania energii gdzie: L - reprezentuje średnią ważoną odległość między przekrojami, SF - reprezentuje spadek tarcia pomiędzy dwoma przekrojami C - jest współczynnikiem kontrakcji lub dyfuzji w zależności od kształtu strumienia w planie

29 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Zastosowanie zasady zachowania energii

30 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Obliczenie objętości przepływu przypadającej na daną część poprzecznego przekroju przepływu odbywa się poprzez moduł przepływu K.

31 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Obliczenie wartości współczynnika α N - jest liczbą części koryta zgodną z przyjętą koncepcją podziału przekroju poprzecznego

32 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Lokalne wartości modułu przepływu, dla danego obszaru przepływu w przekroju poprzecznym obliczone są według wzoru Manninga:

33 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Pole powierzchni przekroju zwierciadła wody Profil podłużny

34 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Zmienność liczby Froude`a Przebieg zmian spadku Szerokość

35 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Przekrój poprzeczny

36 Model Obliczeniowy HEC-RAS
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Model Obliczeniowy HEC-RAS Przekrój poprzeczny

37 Wyniki Zalew delty środkowej wodą Q50%=130 m3/s dla czterech wariantów oporu przepływu

38 Wyniki Zalew delty środkowej rzeki Nidy wodą Q1%=375 m3/s dla czterech różnych wariantów oporu przepływu

39 Metodyka Na mapie numerycznej założono 18 przekrojów poprzecznych od km do km charakteryzujących powierzchnię delty środkowej korzystając z programu Auto Cad odczytano współrzedne punktów wysokościowych doliny zalewowej w danym przekroju średnia odległość między przekrojami wyniosła 648 m na podstawie „Profilu regulacji rzeki Nidy” założono kształt koryta rzeki jako trapezowy o nachyleniu skarp 1:2 wyznaczono profil podłużny dna rzeki wraz założonymi głębokościami koryta

40 Symulacja przejścia wezbrania
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Symulacja przejścia wezbrania

41 Symulacja przejścia wezbrania
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Symulacja przejścia wezbrania

42 Akademia Rolnicza w Krakowie
Katedra Inżynierii Wodnej KONIEC