Szkolenie: "Przyjazna środowisku strategia ochrony przed powodzią"

Paweł Madej
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Krakowie

MAPY TERENÓW ZALEWOWYCH ORAZ KONIECZNOŚĆ OGRANICZENIA ZABUDOWY TYCH TERENÓW

 

Po co nam mapy zalewów?

Przez zagrożenie powodziowe rozumiemy potencjalne, negatywne skutki wezbrania. W zależności od natury rozważanego problemu (zagadnienie planistyczne, działania operacyjne, ubezpieczenia) bierzemy pod uwagę różne cechy powodzi. Zawsze jednak jest dla nas istotne zdefiniowanie obszaru zagrożonego zalaniem. Dlatego też jednym z najczęściej stosowanych sposobów opisu zagrożenia powodziowego, są mapy przedstawiające zasięgi hipotetycznych zalewów.

Podstawą wszelkich działań z zakresu ochrony przeciwpowodziowej na wszystkich szczeblach decyzyjnych, jest znajomość obszarów, które w wyniku powodzi mogą zostać zalane. Również na poziomie gminy podjęcie jakichkolwiek działań w tym zakresie, musi bazować na znajomości obszarów potencjalnie zagrożonych zalaniem. Przedstawienie ich na mapie, to właśnie mapy zalewów. Są one zwykle jedynie elementem szerszych analiz, mniej lub bardziej związanych z powodzią. Przykładami mogą być:

Również w trakcie powodzi, występuje potrzeba określenia terenów aktualnie zalanych i zagrożonych zalaniem.

Jak widać z powyższego wyliczenia, którego dwa pierwsze punkty odnoszą się bezpośrednio do szczebla gminy, znajomość potencjalnego zasięgu obszarowego powodzi jest niezbędna dla racjonalnego przeciwdziałania jej skutkom. Żeby skutecznie chronić, musimy wiedzieć co jest zagrożone. Zestawienie zasięgów zalewów z informacjami o zagospodarowaniu terenów zalewowych oraz z wiedzą o skutkach przeszłych powodzi, pozwala wnioskować o ewentualnych konsekwencjach wystąpienia powodzi na danym obszarze.

 

Jak wykonujemy mapy zalewów powodziowych?

Mapy zalewów powodziowych to kartograficzna reprezentacja charakterystyk potencjalnej powodzi. Bardziej precyzyjna definicja mogłaby wyglądać tak: mapa zalewów powodziowych to opracowanie w którym na podstawie analiz hydrologicznych oraz znajomości ukształtowania koryta rzeki i terenów przyległych, wykonano obliczenia hydrauliczne i ich efekt przedstawiono na mapie w postaci granic obszarów zalewowych z ewentualnym podziałem na strefy. Powyższa definicja jest zawężona do sytuacji gdy zalew jest konsekwencją wylania rzeki (tak też są definiowane obszary narażone na niebezpieczeństwo powodzi w prawie wodnym). W rzeczywistości mówiąc o terenach zagrożonych, musimy też brać pod uwagę tereny zagrożone gwałtownym spływem powierzchniowym, tereny bezodpływowe oraz obszary narażone na powodzie sztormowe.

Na świecie, mapy zalewów (zwane mapami ryzyka powodziowego) zawierają często zasięg zalewu dla powodzi o okresie powtarzalności 100 lat lub dla największej powodzi historycznej. W obszarze zalewowym wydziela się strefę najwyższego zagrożenia (tzw. drogę powodzi) gdzie zabrania się zabudowy, oraz dużego zagrożenia - dla której ustala się szczególne restrykcje odnośnie zabudowy. Podstawą takiego podziału są najczęściej warunki związane z głębokością zalewu i prędkością wody. W Polsce wykonywano często mapy zasięgu zalewów dla kilku hipotetycznych fal powodziowych o różnym okresie powtarzalności, co również prowadziło do hierarchizacji zagrożeń.

Zasięgi zalewów określa się zwykle dla tzw. hipotetycznych fal powodziowych o zadanym okresie powtarzalności lub dla fal historycznych. Zadanie określenia map zalewów powodziowych obejmuje sekwencję czynności zawierającą: zebranie materiałów źródłowych (analizy powodzi historycznych, dane nt. ukształtowania i zagospodarowania terenu, pomiary geodezyjne itp.), analizy hydrologiczne i hydrauliczne, a także wyznaczenie granic zalewów.

Pierwszym krokiem jest analiza materiałów źródłowych. Jej celem jest zebranie informacji o charakterze zjawiska na danym terenie oraz przygotowanie danych umożliwiających zarówno przeprowadzenie jak i weryfikację dalszych analiz. Powodzie występują nieregularnie, a dłuższy okres bez wezbrań powoduje, iż zapominamy o tym żywiole. Warto jednak gromadzić wiedzę na temat tego zjawiska, również na szczeblu gminy, np. rejestrując zasięgi dużych wezbrań. Dane te mogą być postawą wstępnego oszacowania zasięgu obszarów zagrożonych. Materiał ten może też okazać się bardzo pomocny przy bardziej szczegółowych analizach jako podstawa weryfikacji obliczeń hydraulicznych (tarowanie modeli) przy wykonywaniu map zalewów.

Obliczenia hydrologiczne i hydrauliczne mają dać odpowiedź na pytanie, jakie będą poziomy wody dla powodzi przyjętej za bazową przy wyznaczaniu terenów zalewowych (np. powódź 100-letnia). Obliczenia hydrologiczne, polegają w najprostszym przypadku na analizie statystycznej danych historycznych o przepływach (czasem opadach). Dla ustalonych w ten sposób przepływów maksymalnych, dla powodzi bazowej wyznacza się następnie ww. poziomy wody. Podstawą obliczeń są dane z pomiarów geodezyjnych tj. przekroje poprzeczne rzeki i terenów przyległych oraz geometria obiektów technicznych zlokalizowanych w korycie, uzupełnione informacją o pokryciu terenu. Narzędziem obliczeniowym są najczęściej modele hydrauliczne ruchu ustalonego.

Określenie granic zalewu wymaga analiz układu wysokościowego doliny zalewowej. Linie zalewu mogą być wkreślane na mapę w oparciu o informacje na temat poziomów wody w zadanych przekrojach poprzecznych oraz analizę przebiegu warstwic. Mogą być również generowane automatycznie. Jednym z narzędzi mogących przynajmniej częściowo zautomatyzować proces wyznaczania granic obszarów zalewowych, są systemy informacji geograficznej (GIS). Umożliwiają one tego typu analizy w oparciu o komputerową mapę ukształtowania terenu (numeryczny model terenu).

 

Zagrożenie powodziowe a planowanie przestrzenne

Uwzględnienie zagrożenia powodziowego w planowaniu przestrzennym wydaje się być oczywiste. Analiza osadnictwa potwierdza, iż w przeszłości osady ludzkie lokowane były w miejscach bezpiecznych od powodzi. Dopiero później wiele z nich rozrastało się obejmując swym zasięgiem tereny zalewowe. Obecnie coraz częściej zdarza się, że obszary zagrożone powodzią są jednocześnie obszarami atrakcyjnymi dla potencjalnych inwestorów. Na terenach zagrożonych istotne jest więc racjonalne, uwzględniające aktualne możliwości technologiczne - ograniczanie zagospodarowania. Stosuje się w tym celu instrumenty prawne lub ekonomiczne. Pierwsze z nich dotyczą zakazu lub ograniczenia możliwości zabudowy na określonych terenach. Elementy ekonomiczne natomiast, dotyczą uzależnienia pomocy państwa (np. uczestnictwa w programach ubezpieczeniowych dofinansowywanych przez państwo) od spełnienia pewnych wymagań. Przykładem może być powstrzymanie się od zabudowy określonych terenów lub stosowanie odpowiednich technologii. Działania te wymagają zdefiniowania obszarów zagrożonych i jakościowej kwantyfikacji ryzyka w postaci podziału na strefy. Problem sprowadza się zwykle do: określenia strefy gdzie ma obowiązywać zakazu zabudowy, przyjęcia strefy ograniczonej zabudowy o specjalnych wymaganiach technologicznych (powodzioodporność) i wreszcie obszaru, gdzie zagrożenie powodziowe jest na tyle małe, iż nie skutkuje ograniczeniem zabudowy. Przyjmuje się, że straty powodziowe w największym stopniu zależą od głębokości zalewu. Stąd podział na strefy obszarów zagrożonych, opiera się często na kryterium głębokości zalewu dla powodzi bazowej (zwykle jest to powódź stuletnia).

W Polsce nie ma jednoznacznie sformułowanych ograniczeń dla zagospodarowania terenów zalewowych. Artykuł 66 ustawy Prawo Wodne (ustawa z dnia 24 października 1974 r., Dz. U. 74.38.230 z dnia 30 października 1974 r. z późniejszymi zmianami) ustala takie ograniczenia jedynie dla terenów międzywali. Natomiast dla rzek nieobwałowanych nie ma obowiązku określania obszarów narażonych na niebezpieczeństwo powodzi (co skutkowałoby ww. ograniczeniami). Ponadto starosta, mający (po reformie powiatowej) delegację ustawową do określenia takich obszarów, ma jednocześnie kompetencje zwolnienia od zakazów, które są konsekwencją przyjęcia takich obszarów. Brak rozwiązań na szczeblu krajowym promujących uwzględnianie zagrożenia powodziowego w planach zagospodarowania przestrzennego powoduje, że trudniej jest to robić na szczeblu gminy. Warto jednak pamiętać, że powodzie są zjawiskiem nieuchronnym. Zagospodarowanie terenów przybrzeżnych, które przynosi dzisiaj bieżące korzyści, w przyszłości może spowodować trudności z zapewnieniem im ochrony. Środki techniczne nie zawsze są możliwe do zastosowania, poza tym są zawodne. Dlatego najrozsądniejszym rozwiązaniem może okazać się przyjęcie ograniczeń wynikających z lokalizacji inwestycji w pobliżu terenów zagrożonych powodzią. Oddzielnym problemem jest istniejąca już na terenach zalewowych infrastruktura. Przeniesienie jej w miejsca bezpieczniejsze jest kosztowne i trudne do realizacji (choć na świecie stosuje się takie rozwiązania). Można natomiast poprzez zabiegi techniczne i organizacyjne starać się poprawić "powodzioodporność" obiektów zagrożonych.

 

Uwagi końcowe

Mapy zalewów powodziowych dla gmin, skutkować będą ograniczeniami w zakresie inwestowania na terenach zagrożonych. Ograniczenia te mogą być przyczyną konfliktów, stąd ważne jest ustalenie ścisłej procedury wykonywania tych map. Niestety w Polsce brak normatywów ustalających standard wykonania dla map zalewu. Sytuacja ta może ulec zmianie w najbliższym czasie, gdyż aktualnie w ramach komponentu B.4 Projektu Likwidacji Skutków Powodzi (realizowanego z pożyczki Banku Światowego), wykonywana jest "Metodyka określania rodzajów i wyznaczania stref zagrożeń powodziowych".

Drugim ważnym zagadnieniem jest forma map zalewów. Obecnie mogą to być bowiem - obok tradycyjnych map papierowych - produkty cyfrowe. Mapa cyfrowa posiada istotną przewagę w stosunku do papierowej. Nie tylko umożliwia przedstawianie interesujących obszarów w wybranej skali z określonym zakresem tematycznym (pewnych kategorii informacji które nas w danej chwili nie interesują możemy nie wyświetlać), ale pozwala także na analizy, zestawienia, raporty, wykresy. Można przy tym przenieść ją na papier i powielić. Wszystko to sprawia, iż GIS są traktowane jako bardzo przydatne narzędzie w analizach powodziowych. Z reguły aktualne prace w tej dziedzinie sugerują ich wykorzystanie. Na razie rzadko spotyka się przykłady praktycznych ich zastosowań, ale założyć należy, że wykorzystanie GIS bardzo szybko stanie się standardem. Pomimo, że główny problem wprowadzania GIS w naszym kraju wiąże się z dużym kosztem pozyskania informacji do ww. systemów, inwestycja ta szybko może się zwrócić.

Mapy zalewów wykonywane były dotychczas nieregularnie, w zależności od kondycji finansowej zainteresowanych instytucji i częstotliwości występowania dużych powodzi, będących czasem bodźcem do rozpoczęcia takich prac. Organizacjami zainteresowanymi posiadaniem map zalewów powodziowych były Okręgowe Dyrekcje Gospodarki Wodnej, Regionalne Zarządy Gospodarki Wodnej (od 01.01.2000 instytucje te zostały połączone pod nazwą RZGW) komitety przeciwpowodziowe oraz jednostki obrony cywilnej. Bywały one także wykorzystywane w pracach planistycznych, choć nie ma obowiązku wyznaczania zasięgów zalewów powodziowych przy wykonywaniu planów miejscowych zagospodarowania przestrzennego. W efekcie, dla wielu rzek istnieją pochodzące z różnych okresów, mapy zalewów powodziowych. Zawierają one granice zalewów dla wód o różnym prawdopodobieństwie występowania (zwykle kilka wartości pomiędzy Q50% a Q0.1%) naniesione na mapę topograficzną (najczęściej w skali 1:10 000). Problemem jest ich aktualność oraz poziom dokładności, czasem bardziej odpowiedni dla analiz regionalnych niż lokalnych.

W ostatnich latach widać zwiększone zainteresowanie gmin mapami zalewów. Jest to spowodowane doświadczeniami powodzi z ostatnich lat oraz sugestiami ze strony administracji rządowej. W większości przypadków, uzyskanie informacji o zasięgu potencjalnych zalewów powodziowych, wymaga zlecenia takiego zadania którejś z jednostek branżowych. Mogą to być Oddziały Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej, biura inżynierskie bądź odpowiednie wydziały wyższych uczelni. W każdym przypadku należy jednak rozpocząć pracę od wyszukania i analizy dostępnych materiałów (analizy popowodziowe, opracowania hydrologiczne, istniejące przekroje poprzeczne, programy zabezpieczenia przeciwpowodziowego itp.).