Wda - regionalny zarząd gospodarki wodnej w gdańsku

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
WDA
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 inŜ. Leszek Kostrzębski
mgr inŜ. Urszula Józwiak
mgr Bartosz Zakrzewski
Bronisław Ziółtkowski
Anna Śledzka
Tomasz Szypryt
Jarosław Płonka
Sławomir Wiktorowicz
Artur Śliwa
Hieronim Zakrzewski
Ryszard Moroz
Sebastian Knetki
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
Aleksander Dombrowski
Grzegorz Ragin
Marian Krzysztof Piekarski upr. nr 41/2004
Kierownik tematu
IMGW Oddział Morski Gdynia
2004/2005
Spis treści
1. Podstawa opracowania ........................................................................................................ 4
2. Zakres opracowania ............................................................................................................. 5
3. Hydrologia rzeki Wdy......................................................................................................... 7
3.1.Opis hydrograficzny rzeki Wdy ....................................................................................... 7
3.2 Charakterystyczne przepływy (SSQ i SNQ) i stany wody (SSW i SNW) na posterunkach
wodowskazowych....................................................................................................................8
3.3 Przepływy i stany wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i
10% na posterunkach wodowskazowych .............................................................................10
3.4. Przepływy o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% na
profilach niekontrolowanych................................................................................................ 12
3.5. Obliczenia rzędnych zwierciadła wody ......................................................................... 14
4. Wyznaczenie przekrojów poprzecznych koryta rzecznego i przekrojów dolinowych w
miejscach charakterystycznych............................................................................................. 17
4.1. Metodyka pomiarów ...................................................................................................... 17
4.2. Forma przekazania danych ........................................................................................... 18
5. Wyznaczanie terenów bezpośredniego zagroŜenia powodzią od wody o
prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i 10% na mapach
topograficznych w skali 1:10 000. ......................................................................................... 19
5.1 Opracowanie podkładów rastrowych map topograficznych w skali 1:10 000 .............. 19
5.2 Opracowanie warstw tematycznych ............................................................................... 20
5.3 KilometraŜ ...................................................................................................................... 20
5.4 Strefy zagroŜenia powodziowego A1 i A10 .................................................................... 20
5.5 Wodowskazy ................................................................................................................... 21
5.6 Budowle hydrotechniczne – budowle piętrzące ............................................................. 21
5.7 Budowle mostowe........................................................................................................... 21
5.8 Wały przeciwpowodziowe .............................................................................................. 21
5.9 Gminy ............................................................................................................................. 21
5.10 Wydruki map ................................................................................................................ 22
6. Literatura ............................................................................................................................ 25
7. Załączniki ............................................................................................................................ 26
Spis tabel i rysunków
Tabela1. Główne dopływy rzeki Wdy…….........................………………..………......…......7
Tabela 2. Posterunki wodowskazowe w sieci pomiarowej IMGW na rzece Wdzie.….…........8
Tabela 3. Charakterystyczne stany wody SSW i SNW na posterunkach wodowskazowych....9
Tabela 4. Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ na posterunkach wodowskazowym ........9
Tabela 5. Stany wody o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10%
na posterunkach wodowskazowych.....................................................…………...10
Tabela 6. Obliczone przepływy o prawdopodobieństwie wystąpienia (przewyŜszenia) p=1% i
p=10% na posterunkach wodowskazowych ..........................................................11
Tabela 7. Przepływy o 1% i 10% prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) i
przepływy SSQ i SNQ obliczone dla miejsc charakterystycznych rzeki
Wdy.........................................................................................................................13
Tabela 8. 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 Wdy…………......……..……....15
Tabela 9. Zestawienie rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie
występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10%
w przekrojach poprzecznych
starego koryta rzeki Wdy..........................................................................................16
Tabela.10 Wykaz wydrukowanych arkuszy map dla rzeki Wdy………….....….….…...........23
Rys. 1. Schematyczny układ arkuszy map rzeki Wdy……………....….....……..……..….…24
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 Wdy 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. wyznaczenie wartości przepływów o prawdopodobieństwie przewyŜszenia 1% i 10%
w przekrojach pomiarowych,
5. zaplanowanie, wykonanie (pomiary geodezyjne) i opracowanie kilometraŜu i
przekrojów poprzecznych koryta i doliny rzeki Wdy,
6. przeprowadzenie kalibracji modelu i metod hydrologii stosowanej,
7. wykonanie
obliczeń
rzędnych
zwierciadła
wody
dla
przepływów
o
prawdopodobieństwie przewyŜszenia 1% i 10%, SSQ i SNQ,
8. naniesienie na podkładowe mapy topograficzne w skali 1:10000 stref zalewu
odpowiadających wyznaczonym rzędnym zwierciadła wody.
5
Część graficzna opracowania składa się z 18 map granic stref zagroŜenia
powodziowego, profilu podłuŜnego oraz 84 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 Wdy
3.1.Opis hydrograficzny rzeki Wdy
Rzeka Wda jest lewostronnym dopływem Wisły o długości około 198.4 km. Wda
wpada do Wisły na jej 813,5 km biegu jako lewostronny dopływ w okolicach miasta Świecia.
Całkowita powierzchnia zlewni rzeki Wdy wynosi około 2325,2 km2 .
Wda wypływa z jeziora Wieckiego na wysokości około 155.5 m n.p.m. W górnym odcinku
rzeka przepływa przez Pojezierze Kaszubskie charakteryzujące się ukształtowaniem
morenowym. Dolina Wdy powstała w okresie topnienia lodowca, którego wody
przemieszczały się w kierunku południowo-wschodnim w kierunku pradoliny toruńskoeberswaldzkiej. Większa część zlewni pokryta jest niskiej jakości glebami (piaszczyste i
Ŝwirowe utwory sandrowe). Ze względu na występujące liczne jeziora rynnowe i
wytopiskowe oraz wysoki poziom lesistości zlewni (Bory Tucholskie) zlewnia rzeki Wdy
naleŜy do bardzo atrakcyjnych rejonów turystycznych. Na jej terenie usytuowane są parki
Krajobrazowe: Wdzydzki oraz Wdecki oraz rozległy kompleks wielkich jezior Wdzydze i
Gołuń. Główne dopływy Wdy: Trzebiocha, Niechwaszcz, Zelgoszczówka, Prusina, Sobina,
Wyrwa. W dolnej części Wdy zlokalizowane są zaporowe zbiorniki wodne (śur, Gródek).
PoniŜej 25 km (wg 2004) na długości 6110 m biegnie stare koryto Wdy.
Tabela 1. Główne dopływy rzeki Wdy
Dopływ
Prawy/lewy
dopływ z jez. Karpno km
dopływ z jez. Kramsko DuŜe km
dopływ z jez. Czystego km
rzeka Studzienicka Struga km
rzeka Niechwaszcz km
dopływ z jez. Trzechowskiego km
rzeka Zelgoszczówka km
dopływ z jez. Słone km
rzeka Brzezianek km
dopływ z jez. BrzeŜno km
rzeka Prusina km
rzeka Sobina km
dopływ z jeziora Stelchno km
L
L
L
L
P
L
L
L
P
P
P
L
L
7
Kilometr rzeki
2004
186.580
172.485
157.110
138.615
135.035
115.500
93.160
82.500
80.450
66.490
43.300
33.100
16.890
3.2 Charakterystyczne przepływy (SSQ i SNQ) i stany wody (SSW i SNW) na
posterunku wodowskazowym
Charakterystyki stanów i przepływów dla rzeki Wda opracowano na podstawie
danych z posterunków sieci pomiarowej Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej.
Dla rzeki Wda obliczenia hydrologiczne zostały przeprowadzone dla kilku
posterunków wodowskazowych (tabela 2):
Dla posterunków 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).
Wartości przepływów charakterystycznych, a więc średniego SSQ z wielolecia i
średniego niskiego SNQ z wielolecia oraz o określonym prawdopodobieństwie przewyŜszenia
obliczono na podstawie ciągów danych z lat 1971-2003 dla posterunku Wawrzynowo, z lat
1951-2003 dla posterunku Czarna Woda, z lat 1971-2003 dla posterunku Błedno oraz z lat
1965-2003 dla posterunku Krąplewice.
Stany charakterystyczne wyznaczono dla wszystkich posterunków na podstawie
ciągów danych z lat 1984-2003.
PoniŜej w tabeli 2 przedstawiono posterunki wodowskazowe w sieci pomiarowej
IMGW na rzece Wda wykorzystane do charakterystyki hydrologicznej rzeki.
Tabela 2. Posterunki wodowskazowe w sieci pomiarowej IMGW na rzece Wda.
Kilometr
Rzeka
Wodowskaz
Powierzch
nia zlewni
2004rok
Kr86
2
Wda
Wda
Wda
Wda
Wda
Wawrzynowo
Jeziorna
Czarna Woda
Błędno
Krąplewice
171.980
157.335
133.695
65.875
21.960
8
Rzędna zera
wodowskazu
[km ]
[m npm]
421.5
528.1
940.1
1385.7
2021.5
135.19
131.94
111.01
80.32
30.90
W tabelach 3 i 4 przedstawiono charakterystyczne stany wody oraz charakterystyczne
przepływy na poszczególnych posterunkach wodowskazowych .
Tabela 3. Charakterystyczne stany wody SSW i SNW na posterunkach wodowskazowych
L.p.
Wodowskaz
Okres
SSW
[cm]
1984-2003
1984-2003
1984-2003
1984-2003
1984-2003
91
176
74
95
105
Rzędna
wody
SSW
SNW
[cm]
[m npm]
1
2
3
4
5
Wawrzynowo
Jeziorna
Czarna Woda
Błędno
Krąplewice
136.10
133.70
111.75
81.27
31.95
Rzędna
wody
SNW
[m npm]
82
154
46
71
33
136.01
133.48
111.47
81.03
31.23
Tabela 4. Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ na posterunkach wodowskazowych
L.p.
Wodowskaz
Okres
SSQ
[m3/s]
SNQ
[m3/s]
1
2
3
4
Wawrzynowo
Czarna Woda
Błędno
Krąplewice*
1971-2003
1951-2003
1971-2003
1965-2003
3.10
6.36
9.06
11.67
2.02
3.35
6.03
0.17
* Dane z posterunku wodowskazowego zaleŜne od pracy elektrowni śur oraz Gródek powyŜej wodowskazu.
9
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 o prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% na
posterunkach wodowskazowych rzece Wda
Rzędna zera
Wodowskaz
Stan
Rzędna
wody
Stan
Rzędna
wody
p=1%
p=1%
p=10%
p=10%
[cm]
[m npm]
[cm]
[m npm]
wodowskazu
Kr86
[m npm]
Wawrzynowo
135.19
128
136.47
119
136.38
Jeziorna
131.94
206
134.00
202
133.96
Czarna Woda
111.01
194
112.95
147
112.48
Błędno
80.32
240
82.72
186
82.18
Krąplewice
30.90
337
34.27
284
33.74
10
Tabela 6. Obliczone przepływy o prawdopodobieństwie wystąpienia (przewyŜszenia) p=1% i
p=10% na posterunkach wodowskazowych rzeki Wda
L.p.
Przepływ
Wodowskaz
Q p=1%
[m3/s]
1
2
3
4
Wawrzynowo
Czarna Woda
Błędno
Krąplewice
7.65
20.48
23.16
48.6
11
Przepływ
Q p=10%
[m3/s]
5.95
15.1
18.3
43
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 (Qmaxp1%, SSQ i SNQ) w profilach kontrolowanych obliczono poprzez
interpolację bądź ekstrapolację wg wzorów:
 A 
Q o = Q w ∗  o 
 Aw 
Qo = Qw1 +
n
Qw 2 − Qw1
( Ao − Aw1 )
Aw 2 − Aw1
(1)
(2)
gdzie
Qo - wartość charakterystyki przepływu w przekroju obliczeniowym,
Qw - wartość charakterystyki przepływu w przekroju wodowskazowym,
Ao - wielkość powierzchni zlewni zamkniętej przekrojem obliczeniowym,
Aw - wielkość powierzchni zlewni zamkniętej przekrojem wodowskazowym
n - parametr empiryczny, n = 2/3.
Wyniki obliczeń zostały przedstawione w tabeli 7.
12
Tabela 7. Przepływy o 1% i 10% prawdopodobieństwie występowania (przewyŜszenia) i
przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ obliczone dla charakterystycznych miejsc dla rzeki
Wda.
Miejsce charakterystyczne
Wpływ do jeziora Schodno
Wypływ z jeziora Wdzydze
Niechwaszcz -dopływ
Dopływ z jez. Szlachty
Dopływ z Jez. Trzechowskiego
Dopływ z Jez. Słone
Prusina –dopływ
Sobina - dopływ
Wyrwa - ujście
Qmaxp1%
[m3/s]
Qmaxp10%
[m3/s]
SSQ
[m3/s]
SNQ
[m3/s]
4.24
8.89
20.17
20.80
21.03
22.61
25.82
47.30
51.85
3.30
6.92
14.91
15.53
16.31
17.89
20.43
41.85
45.88
2.87
3.60
6.26
6.52
6.85
7.43
10.10
11.36
12.45
1.87
2.35
3.30
3.44
3.61
4.02
6.72
3.82
4.72
13
3.5. Obliczenia rzędnych zwierciadła wody
Obliczenia hydrauliczne zostały wykonane przy wykorzystaniu modelu HEC-RAS
(US Army Corps 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):
Zi + Hi +
α v i2
2g
= Zi+1 + Hi+1 +
αvi2+1
2g
+∆xi S
gdzie:
Zi , Zi+1 – wzniesienie dna ponad przyjęty poziom odniesienia odpowiednio w
przekroju i oraz i+1
Hi , Hi+1 – głębokość w kanale w przekroju i oraz i+1
νi , νi+1 – średnia prędkość
∆xi – odległość pomiędzy przekrojami
S - spadek linii energii miarodajny dla badanego odcinka rzeki
W tabeli 8 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 Wda.
Rzędne zwierciadła wody górnej na budowlach piętrzących wyznaczano ogólnie według
uzgodnień z RZGW:
1. rzędna zwierciadła wody dla przepływu o prawdopodobieństwie przewyŜszenia 1% i 10%
równa maksymalnemu piętrzeniu z pozwolenia wodnoprawnego;
rzędna zwierciadła wody dla przepływu SSQ i SNQ równa rzędnej zwierciadła wody w
dniu pomiaru,
2. w przypadku gdy rzędna pomierzonej wody górnej jest wyŜsza od rzędnej maksymalnego
piętrzenia podanego w pozwoleniu wodoprawnym, przyjmowano:
14
rz zww dla Q1% = rz zww dla Q10% = rz zww dla SNQ = rz zww dla SSQ = rzędna
zww pomierzona w danym dniu,
3. gdy brak pozwolenia wodnoprawnego i rzędnej maksymalnego piętrzenia przyjmowano
rz zww dla Q1% = rz zww dla Q10% = rz zww dla SNQ = rz zww dla SSQ = rzędna
zww pomierzona w danym dniu.
Tabela 8. 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 Wdy
Nr
przekroju
KilometraŜ
[km]
75
74
73
72
71
70
69
68
67
66
65
64
63
62
61
60
59
58
57
56
55
54
53
52
51
50
49
48
47
46
45
44
43
42
41
40
198.250
196.920
194.345
193.505
190.630
187.505
185.460
182.740
181.630
179.140
176.110
171.990
170.580
168.605
165.665
156.330
154.910
151.660
149.950
147.620
144.685
142.955
141.070
138.530
134.810
133.680
131.515
128.695
126.785
124.350
120.940
118.295
115.000
110.525
106.440
102.600
Rzędna zww
dla Q1%
[m n.p.m.]
155.47
154.85
153.95
153.70
152.66
149.79
147.41
145.29
143.29
138.57
137.11
136.47
135.55
134.52
134.05
132.96
130.65
125.78
125.14
124.55
124.05
121.30
119.19
116.70
113.28
112.95
110.89
108.05
105.22
103.05
101.69
101.30
100.44
99.03
97.66
96.54
Rzędna zww
dla Q10%
[m n.p.m.]
155.35
154.74
153.78
153.68
152.58
149.55
147.27
145.01
143.08
138.32
136.95
136.38
135.15
134.19
133.97
132.70
130.53
125.66
124.97
124.36
123.99
121.16
119.02
116.22
112.75
112.48
110.34
107.61
104.75
102.97
101.55
100.90
100.07
98.73
97.02
96.12
15
Rzędna zww
dla SSQ
[m n.p.m.]
155.35
154.75
153.76
153.68
152.59
149.53
147.07
144.92
142.86
138.27
136.69
136.10
135.15
134.17
133.71
132.59
130.47
125.44
124.80
123.96
123.52
120.90
118.94
116.13
112.68
111.75
109.59
107.05
104.22
102.85
101.53
100.54
99.38
98.03
96.83
95.54
Rzędna zww
dla SNQ
[m n.p.m.]
155.28
154.68
153.70
153.60
152.50
149.37
147.03
144.43
142.82
137.99
136.67
136.01
135.02
134.03
133.71
132.14
130.24
125.30
124.58
123.67
123.28
120.69
118.68
115.83
112.40
111.47
109.40
106.47
103.94
102.63
101.45
100.35
99.08
97.69
96.49
95.24
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
98.870
97.720
94.390
91.835
89.895
87.460
83.560
80.010
78.425
75.100
73.470
72.050
69.725
65.835
60.910
56.670
54.790
51.075
48.385
47.700
44.500
42.500
38.700
36.190
35.155
33.225
28.500
23.985
22.025
19.580
16.925
15.160
11.580
9.715
8.890
6.210
3.440
2.000
0.700
95.45
94.43
92.76
91.75
89.83
89.76
88.36
87.18
86.25
85.42
84.85
84.52
83.89
82.72
81.32
79.48
78.18
74.34
71.45
69.85
68.37
68.12
67.92
67.74
53.65
52.16
51.93
34.74
34.32
33.07
32.07
30.98
30.10
29.52
27.09
27.09
27.090
27.090
27.090
94.98
93.91
92.41
91.56
89.41
89.29
87.94
86.80
85.81
84.78
84.40
83.97
83.51
82.18
80.55
78.62
77.51
73.69
70.72
69.52
68.05
67.85
67.79
67.72
53.48
52.07
51.92
34.41
33.81
32.54
31.55
30.90
29.97
29.43
25.69
25.69
25.690
25.690
25.690
94.65
93.41
92.2
91.27
89.39
88.61
87.23
86.27
85.77
84.75
84.20
83.75
82.85
81.27
79.62
77.74
76.88
72.99
69.97
69.46
68.00
67.74
67.72
67.70
52.585
51.88
51.75
33.93
32.15
31.68
30.78
30.25
29.66
29.28
24.80
23.69
21.41
21.25
20.95
93.98
93.2
91.79
90.95
89.28
88.49
86.93
85.99
85.47
84.43
84.00
83.55
82.41
81.03
79.02
77.34
76.39
72.28
69.71
69.38
67.85
67.73
67.71
67.70
52.54
51.71
51.32
33.90
31.53
31.14
30.30
30.02
29.18
29.04
24.59
23.68
19.97
19.57
19.33
Tabela 9. Zestawienie rzędnych zwierciadła wody dla przepływów o prawdopodobieństwie
występowania (przewyŜszenia) p=1% i p=10% w przekrojach poprzecznych starego koryta
rzeki Wdy
Nr
przekroju
KilometraŜ
[km]
14 ST
13 ST
6.030
2.295
Rzędna zww
dla Q1%
[m n.p.m.]
40.72
36.98
16
Rzędna zww
dla Q10%
[m n.p.m.]
40.70
36.77
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 Wda.
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.
17
Wyznaczenie tych róŜnic jest konieczne do przeliczeń wysokości elipsoidalnych do
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.
Na profilach o głębokości około 1 m i poniŜej, pomiar wykonywano młynkiem
hydrometrycznym zgodnie z instrukcją pomiarową 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.
18
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 Wda jako podkłady
mapowe do tworzenia warstw tematycznych map zagroŜenia powodziowego rzeki Wda
wykorzystano rastrowe mapy topograficzne w skali 1:10 000 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:
19
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 Wda następujące warstwy tematyczne:
-
kilometraŜ rzeki,
-
wodowskazy,
-
budowle hydrotechniczne
-
budowle mostowe,
-
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.
20
PoniewaŜ za podstawę wykreślenia granic przyjęto dane wysokościowe z map
topograficznych w skali 1:10 000, moŜe powodować to niedokładności zasięgu zalewu w
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 Wda-przekrój podłuŜny.xls w katalogu "Profile_poprz_podl_zdj_budowle" 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 Budowle hydrotechniczne – budowle piętrzące
Typ warstwy – punkty.
Warstwę lokalizacji budowli piętrzących opracowano na podstawie materiałów
przekazanych przez RZGW Gdańsk, pomiarów terenowych jak równieŜ informacji
pozyskanych w powiatach oraz gminach na terenie, których znajdowały się budowle.
5.7 Budowle mostowe
Typ warstwy – punkty.
Warstwa lokalizacji budowli mostowych opracowana została na podstawie materiałów
przekazanych przez RZGW Gdańsk oraz pomiarów terenowych.
5.8 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.
5.9 Gminy
21
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).
5.10 Wydruki map
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.
22
Tabela. 10. Wykaz wydrukowanych arkuszy map dla rzeki Wdy
KilometraŜ rzeki Wdy
Numer mapy
1
0+000 ÷ 11+000
2
11+000 ÷ 22+000
3
22+000 ÷ 32+000
4
32+000 ÷ 41+000
5
41+000 ÷ 51+000
6
51+000 ÷ 75+000
7
75+000 ÷ 88+000
8
88+000 ÷ 100+000
9
100+000 ÷ 112+000
10
112+000 ÷ 123+000
11
123+000 ÷ 134+000
12
134+000 ÷ 144+000
13
144+000 ÷ 154+000
14
154+000 ÷ 161+000
15
161+000 ÷ 175+000
15 A
162+000 ÷ 169+000
16
175+000 ÷ 187+000
17
187+000 ÷ 196+000
18
196+000 ÷ 198+600
23
Rys. 1. Schematyczny układ arkuszy map rzeki Wdy
24
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
25
7. Załączniki
•
Profile:
o podłuŜny
o poprzeczne
•
Mapy stref bezpośredniego zagroŜenia powodzią na rzece Wda
•
Opracowanie w formie elektronicznej na płycie CD
Zawartość płyty:
1. Katalog "Wda opracowanie" zawiera podkatalogi:
-Wda poprzeczne a-cad
-Wda podłuŜne a-cad
-zdjęcia budowle hydrotechniczne
oraz pliki w formacie *.xls:
-Wda zestawienie (opis rzeki, kilometraŜ, m. przekrojów, dopływy i odpływy,
budowle hydrotechniczne, budowle opis, wodowskazy, pozwolenia wodnoprawne),
- Wda przekrój podłuŜny,
- Wda profile poprzeczne,
oraz plik w formacie *.doc z opisową częścią projektu.
2. Katalog "Warstwy_map" zawiera warstwy wektorowe w formacie *.shp:
- ″gminy92_1_region″ - podział na gminy,
- "mosty-Wda" - lokalizacja mostów,
- "Wda kilometraŜ" - warstwa punktowa kilometraŜu rzeki,
- "wały przeciwpowodziowe" - lokalizacja obwałowań,
- "wodowskazy-Wda" - lokalizacja posterunków wodowskazowych,
- "przekroje wykonane" - 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.
26