Część 2 - Główny Instytut Górnictwa

Wpływ zmian klimatycznych na programowanie i prowadzenie
gospodarki wodno-ściekowej w miastach.
Analiza i przeciwdziałanie zjawiskom suszy i powodzi.
Omówienie roli Informatycznego Systemu Osłony Kraju
dr Adam Hamerla
Główny Instytut Górnictwa
tel.: 32 259 22 92 email: [email protected]
Patronat honorowy:
Sfinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej
Sfinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej
Wpływ zmienności klimatycznej na gospodarkę wodno-ściekową w miastach objawia się
przede wszystkim podczas wystąpienia zjawisk ekstremalnych.
Ekstremalne zjawisko pogodowe – siła wyższa lub zdarzenie o charakterze naturalnym
lub przypadkowym, nie do uniknięcia, nad którym człowiek nie panuje. Jest to w
szczególności:
Powódź – przejściowe zjawisko hydrologiczne polegające na wezbraniu wód rzecznych lub
morskich, powodujące po przekroczeniu przez wodę stanu brzegowego zatopienie
znacznych obszarów lądu.
Susza – długotrwały okres bez opadów atmosferycznych lub z niewielkimi opadami
prowadzący do znacznego wyczerpania zasobów wodnych w zlewni.
www.azrtz.gig.eu
W warunkach polskich należy szczególnie dbać o
zasoby
wodne,
charakteryzuje
zasobów
w
skali
bardzo
wodnych
na
Europy
niską
nasz
dostępność
jednego
kraj
do
mieszkańca
(zaledwie ok. 36% średniej europejskiej).
Zgodnie z danymi opublikowanymi przez UE cały
obszar Polski znajduje się w strefie wysokiego deficytu
opadów atmosferycznych jako wskaźnika suszy.
Wyższy stopień ryzyka przyjmuje się jedynie dla
Portugalii i częściowo Hiszpanii.
www.azrtz.gig.eu
Jednocześnie
obserwuje
się
wzrost
częstotliwości występowania powodzi. Od
początku XIX wieku w dorzeczu Odry powodzie
wystąpiły w następujących latach: 1813, 1854,
1902, 1903, 1958, 1977, 1981, 1985, 1994,
1995, 1997, 2009, 2010.
www.azrtz.gig.eu
Na
terenach
zurbanizowanych
skutki
naturalnych
zjawisk
hydrometeorologicznych
potęgowane są przez czynniki powodujące zmiany stosunków wodnych:
•
•
zabudowa hydrotechniczna koryt cieków,
zasadnicze zmiany użytkowania gruntów (zmiany
uszczelnienia zlewni),
•
•
•
•
•
•
budowa systemów kanalizacyjnych,
prace melioracyjne,
pobory i zrzuty wody,
budowa zbiorników retencyjnych,
przerzuty wody między dorzeczami,
odwadnianie i intensywna, długotrwała
eksploatacja wód podziemnych.
www.azrtz.gig.eu
Główną determinantą zmian w obrębie obszarów zurbanizowanych jest wzrost
stopnia uszczelnienia zlewni.
www.azrtz.gig.eu
Zagrożenie powodziowe wynika nie tylko bezpośrednio ze strony dużych rzek, ale także
jej
dopływów,
które
w
wyniku
intensywnej
działalności
gospodarczej
i urbanizacji zmieniają w sposób ciągły swój charakter stwarzając zagrożenie również na
obszarach nie położonych w bezpośrednim sąsiedztwie rzeki.
www.azrtz.gig.eu
Podstawową zasadą w tradycyjnych metodach odprowadzania spływów
opadowych z miasta jest jak najszybsze odprowadzenie ich do kanału i równie
szybki zrzut kanałami do cieku – zwiększając stopień zagrożenia powodziowego.
www.azrtz.gig.eu
Spośród działań inwestycyjnych wpływających na zmniejszenie ryzyka
powodziowego najczęściej wymienia się:
• budowę zbiorników retencyjnych, suchych zbiorników oraz polderów,
• pogłębianie i regulację koryt rzek,
• budowę / przebudowę wałów przeciwpowodziowych,
• retencję kanałową na kanalizacji deszczowej i ciekach.
Należy pamiętać że zrównoważone zagospodarowanie terenów miejskich
opartych na niebiesko-zielonej sieci może w sposób znaczący ograniczać
ryzyko podtopień.
www.azrtz.gig.eu
Pogłębianie i regulacja koryt rzecznych nie zawsze (wręcz rzadko) stanowi
właściwy środek ochrony przeciwpowodziowej, gdyż powoduje każdorazowo
przyspieszenie
odpływu
wód
i
zmniejszenie
czasu
retencji
w zlewni, przyczyniając się tym samym do wzrostu zagrożenia w części zlewni
położonej niżej.
www.azrtz.gig.eu
Retencja kanałowa na sieci deszczowej szczególnie w dużych miastach ogranicza
podtopienia i spowalnia odpływ wód do cieków.
Wykorzystanie naturalnej retencji na małych, lokalnych
ciekach i rowach, szczególnie tych posiadających wyraźnie
zarysowaną dolinę. Budowa małych zastawek na rowach z
regulowanym upustem szczególnie w wyższych częściach
zlewni może skutecznie ograniczyć negatywne zjawiska
podczas deszczy nawalnych.
www.azrtz.gig.eu
Współpraca
organizacyjna
w
systemu
budowie
i
ochrony
inwestycyjna
zarówno
przeciwpowodziowej
jak
i sposobie gospodarowania przestrzenią w zlewniach może
zwielokrotnić efekt uzyskany dzięki działaniom inwestycyjnym w
obrębie miasta czy gminy.
Rzeki i ich zlewnie podobnie jak i zdarzenia ekstremalne „nie
znają” granic administracyjnych.
www.azrtz.gig.eu
Programowanie
wodno-ściekowej
i
prowadzenie
w
miastach,
gospodarki
w
tym
i przeciwdziałanie zjawiskom suszy i powodzi
powinno opierać się na rzetelnych, aktualnych
danych
oraz
nowoczesnych
modelowania zjawisk ekstremalnych.
www.azrtz.gig.eu
metodach
Szerszy dostęp do danych hydrometeorologicznych i kartograficznych oraz
nowoczesne narzędzia analityczne zwiększają możliwości ochrony przed skutkami
zjawisk ekstremalnych.
www.azrtz.gig.eu
Wykorzystanie danych z lotniczego skaningu laserowego – zalety i możliwości
•
przenikanie wiązki lasera przez pokrywę
roślinną, dzięki czemu systemy mogą
rejestrować więcej niż jedno echo pojedynczej
wiązki laserowej,
•
możliwość pozyskania dodatkowych danych –
intensywność odbicia, atrybutu RGB – ważnych
przy automatycznej klasyfikacji punktów,
•
Nieosiągalna dotychczas jakość danych w porównaniu z kosztami i czasem ich
pozyskania,
•
Bardzo duża niezależność pozyskiwania danych od czynników zewnętrznych.
www.azrtz.gig.eu
•
lepsze rozpoznanie zagrożenia
powodziowego,
•
•
•
detekcja zmian ukształtowania terenu,
automatyczna klasyfikacja pokrycia terenu,
lepsza analiza komponentów środowiska
przyrodniczego,
•
nowoczesne narzędzie do planowania
przestrzeni miejskiej.
www.azrtz.gig.eu
Radarowe dane meteorologiczne:
•
•
•
baza danych i moduł zarządzania danymi,
moduł zbiorczej mapy radarowej,
moduł łączenia danych radarowych z danymi
satelitarnymi,
•
moduł meteorologicznej prognozy
ultrakrótkoterminowej,
•
•
•
moduł danych hydrologicznych,
moduły wykrywania groźnych zjawisk i ostrzeżeń,
moduły przekrojów pionowych atmosfery do wysokości
kilkunastu kilometrów,
•
modły śledzenia obiektów, na przykład stref burz
i opadów.
www.azrtz.gig.eu
Modele hydrauliczne sieci rzecznej
• schematyzacja sieci hydrograficznej,
• obiekty hydrotechniczne na sieci,
• przekroje korytowe i dolinowe,
• analiza zlewni,
Model transformacji opadu w odpływ
www.azrtz.gig.eu
Zarządzanie zlewnią miejską na podstawie danych rzeczywistych
System kontroli w czasie rzeczywistym RTC
– model zarządzania miejskim systemem
kanalizacyjnym oparty na kontroli w czasie
rzeczywistym zmiennych procesowych i
(prawie)
w
wykorzystanie
tym
samym
przesłanych
czasie,
danych
do
sterowania urządzeniami zainstalowanymi
na sieci kanalizacyjnej, w celu optymalnego
wykorzystania
instalacji
i oczyszczania ścieków.
www.azrtz.gig.eu
odprowadzania
Kontrola w czasie rzeczywistym (RTC) jest jedną z opcji poprawy zarządzania sieciami
wodno-kanalizacyjnymi. Budowa systemu RTC może ale nie musi obejmować przebudowy
infrastruktury
kanalizacyjnej.
Zastosowanie
metody
w większości przypadków pozwala na:
• Optymalizację działania systemu odbioru i oczyszczania ścieków,
• Redukcję zanieczyszczeń odprowadzanych do środowiska,
• Zapewnienie skutecznej ochrony przed podtopieniami w zlewni,
• Minimalizację nakładów inwestycyjnych,
• Minimalizację wydatków na eksploatację systemu.
Według
danych
literaturowych
wdrożenie
systemu
RTC
w przeważającej ilości przypadków powinno spowodować osiągnięcie znaczących
zysków/oszczędności
zarówno
ekonomicznych
jak
i środowiskowych.
www.azrtz.gig.eu
Informatyczny System Osłony Kraju przed nadzwyczajnymi
zagrożeniami (ISOK)
Wstępna ocena ryzyka powodziowego dla Polski,
Mapy zagrożeń:
- Mapy zagrożenia powodziowego,
- Mapy ryzyka powodziowego,
- Mapy zagrożeń meteorologicznych,
- Mapy innych zagrożeń,
Baza Danych Obiektów Topograficznych,
Numeryczny model rzeźby i pokrycia terenu,
System zarządzania NMT,
Ortofotomapa cyfrowa.
www.azrtz.gig.eu
•
Dynamika zmian w zlewniach, szczególnie na obszarach zurbanizowanych,
wymaga
stałego
monitoringu
i
modelowania
przebiegu
zjawisk
ekstremalnych,
•
Zwiększony dostęp do danych umożliwia coraz lepsze zabezpieczenie przed
skutkami tych zjawisk,
•
Modelowanie
zjawisk
powinno
stanowić
podstawę
do
działań
prowadzonych w zlewniach,
•
Koszty związane ze skutkami zjawisk ekstremalnych są niewspółmierne z
kosztami
modelowania
z niego wynikającymi.
www.azrtz.gig.eu
zjawisk
i
beneficjami
•
•
Planowanie działań przeciwpowodziowych w zlewni zurbanizowanej,
Analiza zmian zagospodarowania i stopnia uszczelnienia zlewni wraz
z oceną jej skutków,
•
Optymalizacja
gospodarki
ściekowej,
w
tym
zarządzanie
deszczowymi,
•
•
•
Określenie potencjału zlewni w zakresie zwiększenia jej retencji,
Projektowanie działań hydrotechnicznych w dolinach rzecznych,
Racjonalizacja kosztów prowadzenia gospodarki wodno-ściekowej.
www.azrtz.gig.eu
wodami
Dziękuję za uwagę
Zapraszamy na stronę projektu
www.azrtz.gig.eu
Patronat honorowy:
Sfinansowano ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej
Niniejszy materiał został opublikowany dzięki dofinansowaniu Narodowego Funduszu Ochrony
Środowiska i Gospodarki Wodnej. Za jego treść odpowiada wyłącznie Główny Instytut Górnictwa