Jak zmniejszyć zagrożenie powodziowe?

Przepływy wody w rzekach, szacowane np. jako wielka woda stuletnia na podstawie danych historycznych z wielolecia, mogą występować przeciętnie znacznie częściej niż raz na sto lat. Oszacowanie prawdopodobieństwa wystąpienia takich ekstremalnych przepływów jest obecnie jednym z najtrudniejszych i najważniejszych hydrologicznych problemów naukowych. Ma ono także kapitalne znaczenie praktyczne dla ustalania priorytetów inwestowania, wysokości stawek ubezpieczeniowych itd. Trudności w ustalaniu takich prognoz potęgują niejednoznaczne związki pomiędzy przepływami wody w rzekach i stanami wody, które zależą od wielu – często niekontrolowanych – czynników.

Można założyć, że nie mamy wpływu na intensywność i czas trwania opadów, choć zdania są tu podzielone. Niektórzy klimatolodzy, meteorolodzy i hydrolodzy twierdzą bowiem, że jednym ze skutków globalnego ocieplenia jest nasilenie ekstremalnych zjawisk, w tym deszczy nawalnych. Majowa powódź w Europie Środkowej w 2010 r. mogła być także efektem zwiększonego zapylenia atmosfery przez pyły wulkaniczne, stanowiące dodatkowo jądra kondensacji pary wodnej. Współczesne globalne i mezoskalowe modele prognostyczne (numeryczne) pozwalają już na dość dobre prognozowanie opadów z kilkudniowym wyprzedzeniem, dzięki czemu nie musimy bazować tylko na opracowaniach statystycznych pomiarów z przeszłości.

Poniżej przeanalizowano kilka podstawowych możliwości zmniejszenia zagrożenia powodziowego.

 

Ilość i natężenie odpływu wód ze zlewni można zmniejszyć poprzez zwiększenie retencji powierzchniowej i podziemnej. Retencja powierzchniowa jest realizowana głównie w naturalnych i sztucznych zbiornikach wodnych oraz w korytach cieków, podziemna zaś zależy od zdolności infiltracyjnych powierzchni stale lub okresowo pokrytych wodą, tj. od szczelności powierzchni wnikania oraz objętości dyspozycyjnych zbiorników podziemnych.

Dla niewielkich zlewni (A_zl< 200 ha) powszechnie stosowana jest tzw. racjonalna formuła na maksymalne natężenie przepływu wody w przekroju zamykającym zlewnię:

                (1)

gdzie:

ψ – współczynnik spływu (od 0 do 1),

q – natężenie deszczu miarodajnego [dm³/s ha],

A_zl – pole powierzchni odwadnianej zlewni [ha].

Przykładowo, współczynnik spływu ψ powierzchni uszczelnionej przez zabetonowanie może być kilkunastokrotnie większy od współczynnika powierzchni trawiastej na gruntach łatwo przepuszczalnych, co może skutkować wielokrotnym zwiększeniem natężenia odpływu Q.

Retencja wody w dużych zbiornikach wodnych jest niewielka i stanowi dziś mniej więcej 6% w stosunku do średniego rocznego odpływu z terytorium naszego kraju, wynoszącego ok. 60 km³. Zwiększanie retencji powinno się koncentrować na terenach górskich – szczególnie efektywne są tzw. zbiorniki suche, stanowiące rodzaj polderów zalewowych. Mogą one być samoczynnie zalewane podczas powodzi, bez konieczności podejmowania decyzji przez zawodnego w takich sytuacjach człowieka. Budowla piętrząca wraz z urządzeniami upustowymi pozwala na okresowe zatrzymywanie wody i powolne zrzucanie ich w celu wyrównania przepływu w cieku. Budowle takie są efektywniejsze w ochronie przeciwpowodziowej niż duże zbiorniki wodne na nizinach, np. planowany stopień wodny na dolnej Wiśle w Nieszawie. Warto przy okazji zauważyć, że zbiorniki zaporowe na rzekach tylko do pewnej granicy spełniają pozytywną funkcję w ochronie przeciwpowodziowej. Po przekroczeniu tzw. wody kontrolnej (maksymalnej, na jaką są projektowane) i zapełnieniu zbiornika zaporowego stanowią one przeszkodę dla spływu wód i mogą powodować podtopienia wyżej położonych terenów. Należy zatem dążyć do zwiększenia wartości przepływów kontrolnych (tj. obniżenia prawdopodobieństwa pojawiania się tych przepływów wraz z wyższymi) w stosunku do dotychczasowych ustaleń¹. Budowle piętrzące powinny posiadać możliwie jak najszersze przęsła, jak najmniej blokujące przepływ wody.

Słusznie postuluje się zwiększenie obszaru polderów zalewowych z ograniczeniem prawa zabudowy tych terenów. Państwo powinno też zachęcać do przenoszenia zabudowań na tereny, które nie są zagrożone zalewem, a nie – jak do tej pory – ułatwiać szybką odbudowę zniszczonych przez powódź obiektów na terenach zalewowych. Cenna zabudowa, trudna do przeniesienia (np. osiedle Kozanów we Wrocławiu), powinna być dobrze zabezpieczona przed zalewem o prawdopodobieństwie przewyższenia nie większym niż 0,1% (woda tysiącletnia). Wzorce możemy czerpać choćby od Holendrów, którzy z powodzi w 1953 r. potrafili wyciągnąć odpowiednie wnioski.

Mała retencja wodna, w ostatnich latach dość dynamicznie rozwijana, może być jeszcze bardziej powiększona przez zapoczątkowanie pobierania opłat za odprowadzanie ścieków opadowych. Należałoby przy tym wprowadzić system ulg podatkowych lub tańszych kredytów na budowę przydomowych systemów zagospodarowania wód deszczowych.

 

Meliorantom i hydrotechnikom często się zarzuca, że chcą odprowadzić jak najwięcej wody poprzez sieć rowów i uregulowanych rzek. Mówi się o „przeciekaniu” Polski czy też „stepowieniu” Wielkopolski wskutek melioracji odwadniających. Ideałem byłoby, oczywiście, zatrzymywanie odpowiednich ilości wody w zlewniach, a odprowadzanie do morza tylko niezbędnego minimum. Niestety, brakuje wiarygodnych, długookresowych w skali dużych zlewni (Wisły i Odry) prognoz opadów atmosferycznych. Powoduje to, że bardzo trudne lub wręcz niemożliwe jest odpowiednie sterowanie dyspozycyjną retencją. Należy znaleźć złoty środek pomiędzy zapasem wody na wypadek suszy a zapasem retencji na wypadek powodzi. Zwiększanie pierwszego z nich prowadzi do zmniejszania drugiego. Patrząc jednak retrospektywnie, łatwo stwierdzić, że znacznie większe straty gospodarcze, kulturowe i społeczne wywołują u nas powodzie niż susze, mimo iż urządzenia nawadniające są słabo rozwinięte. Szybki spływ dużych ilości wody po obfitych opadach deszczu, połączonych niekiedy z roztopami śniegu i lodu, znacznie zmniejsza zagrożenie powodziowe na terenach przyległych do cieków – odbiorników spływających wód. Powinny to być jednak wody, których nie udaje się poprzez lokalne wsiąkanie zgromadzić pod ziemią.

Natężenie przepływu wody w korycie otwartym wyraża iloczyn prędkości średniej v_sr i przekroju poprzecznego A, zgodnie z zależnością:

        (2)

gdzie:

n – współczynnik szorstkości wg Manninga (0,012 < n < 0,2 s/m^0,33),

R_h – promień hydrauliczny, czyli stosunek pola powierzchni A, prostopadłej do kierunku przepływu do obwodu zwilżonego,

I – spadek linii energii (w ruchu ustalonym przyjmowany jako spadek zwierciadła wody).

Wiele rowów melioracyjnych jest zarośniętych i zamulonych, a koryta zalewowe rzek nierzadko są zarośnięte krzakami i drzewami. Jest to korzystne ekologicznie, bowiem zwiększa retencję korytową, ale niestety znacznie ogranicza zdolność przepustową tych koryt poprzez zwiększanie szorstkości (n) i zmniejszanie pola powierzchni czynnej (A). Stopień zarośnięcia koryt powinien być zatem kontrolowany, aby nie dopuścić do nadmiernego ograniczenia ich przepustowości, grożącego lokalnymi podtopieniami ważnych obiektów.

 

Stan wałów przeciwpowodziowych, jak wykazała tegoroczna powódź, jest daleki od ideału. Brakuje środków na ich modernizację i rozbudowę. Nie wszędzie są one (przynajmniej dwa razy w roku) wykaszane i oceniane wizualnie przez specjalistów z Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej (RZGW) czy Zarządów Melioracji i Urządzeń Wodnych, grupy obchodowe czy też strażników wałowych. W małym stopniu wykorzystywana jest też nowoczesna technika (metody geofizyczne, georadar do nieniszczącego wykrywania kawern itp.).

Duże zagrożenie dla szczelności wałów stanowią gryzonie (bobry, krety i piżmaki) oraz lisy. Największe nory (o objętości dochodzącej do 1 m³) ryją bobry. Zwierzęta te, zgodnie z Rozporządzeniem Ministra Środowiska z 28 września 2004 r. w sprawie gatunków dziko występujących zwierząt objętych ochroną (DzU nr 220, poz. 2237) na terenie Polski są objęte ochroną częściową. Znaczy to, że w okolicznościach szczególnych może zostać wydane zezwolenie na ich odstrzał. Ostatnio rozpoczęto wdrażanie bardziej humanitarnych środków ochrony, m.in. zbrojenie korpusów wałów siatkami zabezpieczającymi przed gryzoniami.

Jest szansa na zmodernizowanie i rozbudowę infrastruktury przeciwpowodziowej dzięki m.in. unijnym środkom pomocowym na profilaktykę w programach strukturalnych.

 

Plany operacyjne ochrony przed powodzią (wojewódzkie, powiatowe i gminne) powinny być corocznie aktualizowane, a nie wszędzie są. Zgodnie z Ustawą z 8 marca 1990 r. o samorządzie gminnym, gminny plan operacyjny ochrony przed powodzią opracowuje wójt. Do jego kompetencji należy też ogłaszanie oraz odwoływanie pogotowia i alarmu przeciwpowodziowego. W gminnych planach operacyjnych ochrony przed powodzią zazwyczaj nie przewiduje się kontroli zabezpieczeń składowanych na terenach zalewowych materiałów, mogących spłynąć i zablokować światła przepustów lub mostów (deski, płyty styropianowe, palety, pnie drzew, baloty słomy itp.). Niedopuszczalne, wręcz karygodne są praktyki samowolnego zamykania workami z piaskiem przelewów wałowych, co prowadzi do zniszczenia korpusu wału przy przelaniu się wody przez jego koronę i zalania innych, cenniejszych terenów położonych poniżej.

Po powodzi w lipcu 1997 r. Bank Światowy udzielił Polsce pożyczki w kwocie 200 mln dolarów na usuwanie skutków powodzi. Umowa przewidywała realizację w ciągu trzech lat trzech zadań: odbudowy podstawowej infrastruktury miejskiej i wiejskiej, osłony przeciwpowodziowej i ograniczenia zagrożenia oraz administracji projektu i pomocy technicznej, utworzenia Biura Koordynacji Projektu (PCU).

Koszt realizacji osłony przeciwpowodziowej i ograniczenia zagrożenia wyniósł 80 mln dolarów. Realizacją poszczególnych składowych projektu zajmowały się jednostki wdrożeniowe (Okręgowa Dyrekcja Gospodarki Wodnej, RZGW, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej i in.), a koordynacją – Biuro Koordynacji Projektu Banku Światowego we Wrocławiu. Mimo dokonanego postępu, należy go uznać za niewystarczający, co wykazały rozmiary strat podczas tegorocznej powodzi.

Mamy coraz lepsze (dokładniejsze i wcześniejsze) prognozowanie i informowanie ludzi o zagrożeniach na terenach zalewowych. Ułatwiają to niewątpliwie nowoczesne środki (radary meteorologiczne, automatyczne stacje hydrologiczno-meteorologiczne IMGW, numeryczne mapy terenu, zaawansowane modele hydrologiczne opad-odpływ itd.)². Informowanie przez środki masowego przekazu, Internet, telefonię komórkową jest również coraz skuteczniejsze, lecz nie zawsze w odpowiednim czasie trafia do ludzi na zagrożonych terenach. W dniach 23-30 maja br., kiedy to przez Poznań przechodziła fala powodziowa Warty, na stronie internetowej Ośrodka Koordynacyjno-Informacyjnego Ochrony Przeciwpowodziowej (OKI) przy RZGW w Poznaniu można było znaleźć jedynie mapę zagrożenia miasta Poznania wodą o prawdopodobieństwie pojawienia się wraz z wyższymi równym 0,5% (raz na 200 lat) przy różnych stanach wody (340-850 cm) na wodowskazie przy moście Św. Rocha. Warto zwrócić uwagę, że wraz ze wzrostem stanu wody powinno się także zwykle zwiększać odpowiadające mu natężenie przepływu, tj. maleć prawdopodobieństwo przekroczenia. Na stronie OKI były też mapy zagrożeń dla dolnej Warty i Noteci, ale tylko w bardzo małej skali, bez możliwości podglądu szczegółowych arkuszy. Cenną informacją na stronie internetowej OKI są natomiast stany wody większych rzek na poszczególnych wodowskazach, z możliwością śledzenia tendencji w stosunku do poprzedniej doby lub nawet kilkunastu dób. Dobrze byłoby podawać także prognozę stanów wody przynajmniej na najbliższe 24 godziny.

Regionalne Zarządy Gospodarki Wodnej są w trakcie opracowywania map zagrożenia powodziowego wodami o prawdopodobieństwie pojawiania się raz na 100 i 200 lat. Przydatność takich map będzie jednak dość ograniczona; lepsze byłoby objęcie prognozą wszystkich przepływów wody wielkiej.

Unijna dyrektywa powodziowa z 2007 r.³ zaleca także sporządzenie map ryzyka powodziowego i planów zarządzania ryzykiem powodziowym do 22 grudnia 2013 r., a wstępne oceny i mapy zagrożenia powodziowego – do końca bieżącego roku.

Ważną rolę w walce z powodzią odgrywają Rządowe Centrum Bezpieczeństwa i Komitety Zarządzania Kryzysowego przy wojewodach. Wydaje się, że powinny mieć one jeszcze większe niż dotychczas wsparcie naukowców – specjalistów z dziedziny meteorologii, gospodarki i inżynierii wodnej oraz geotechniki.

 

Prawo budowlane (lub specustawa) powinno gwarantować służebność dla inwestycji celu publicznego związanych z ochroną przeciwpowodziową. Niezbędne są większe nakłady i lepszy nadzór nad wydatkowaniem środków na infrastrukturę przeciwpowodziową. Konieczne jest dalsze wdrażanie na szerszą skalę nowoczesnych metod oceny stanu technicznego wałów przeciwpowodziowych.

Informacje o stanach wody na większych rzekach na stronach internetowych OKI w czasie powodzi powinny być uaktualniane częściej niż co 24 godziny, np. co sześć godzin, z prognozą na najbliższe doby. Ośrodki te muszą zostać wzmocnione kadrowo i sprzętowo.

 

1. Rozporządzenie Ministra Środowiska z 20 kwietnia 2007 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budowle hydrotechniczne i ich usytuowanie (DzU nr 86, poz. 579).
2. IMGW System monitoringu i osłony kraju SMOK. www.imgw.pl/internet/zz/ dziala/projekty/_smok_real/smok1.html.
3. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady nr 2007/60/WE z 23 października 2007 r. w sprawie oceny ryzyka powodziowego i zarządzania nim.

 

prof. dr hab. inż. Ryszard Błażejewski,

Katedra Inżynierii Wodnej i Sanitarnej,

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu