Szkolenie: "Przyjazna środowisku strategia ochrony przed powodzią"
Janusz Żelaziński
Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, WarszawaTECHNICZNE ŚRODKI OCHRONY PRZECIWPOWODZIOWEJ I ICH ZAWODNOŚĆ - PRZYKŁADY POLSKIE I ZAGRANICZNE
Jak powiedziano w wykładzie o wezbraniach i powodziach, w Polsce znakomita większość terenów zalewowych użytkowanych w sposób wrażliwy na skutki zalania, jest chroniona wałami. Większe powodzie są zazwyczaj spowodowane awariami obwałowań podczas wezbrań. Budowa obwałowań jest przejawem tradycyjnego podejścia do problemów ochrony przeciwpowodziowej, polegającego na dążeniu do "odsunięcia wody od człowieka" przez budownictwo hydrotechniczne. Zakłada się przy tym, że uregulowanie rzek, zbudowanie solidnych obwałowań, dużych zbiorników retencyjnych, kanałów ulgi itp. Budowli, zlikwiduje lub ograniczy istotnie szkody powodziowe.
W ostatnich latach obserwujemy jednak ewolucję poglądów na strategię ochrony przeciwpowodziowej. Przyczyną są spektakularne przypadki zawodności obiektów ochrony przeciwpowodziowej, które miały miejsce w wielu krajach o rozbudowanej infrastrukturze technicznej, podczas licznych, wielkich powodzi. Otóż zauważono, że budowle ochronne są zawodne, lecz mimo to stwarzają złudzenie bezpieczeństwa w dolinach rzek, które mają być przez te budowle chronione. Tworzą zachętę do wkraczania z zabudową i inwestowanie w "chronionej" dolinie, przez co zwiększają potencjalne zagrożenie powodziowe. Powstaje błędne koło: ochrona - zabudowa - straty; większa ochrona - większa zabudowa - większe straty itd. Dla przerwania tego koła, zarysowuje się strategia odmienna: zamiast hasłowo "odsunąć wodę od człowieka", proponuje się "odsunąć człowieka od wody". Oto przykłady zdarzeń, które wpłynęły na zmianę strategii.
Wielka powódź wystąpiła w lecie 1993 na rzece Missisipi i jej dopływach: Missouri, Des Moines, Illinois i innych, powyżej miasta St. Louis. Powódź ogarnęła obszar 12 stanów, ewakuowano ponad 37 000 osób, zginęło 47 osób, zniszczeniu lub uszkodzeniu uległo 40 000 budynków. Straty bezpośrednie oszacowano na 15 miliardów dolarów. Pod wodą znalazły się znaczne obszary miast nadrzecznych w tym stolicy stanu Iowa - Des Moines, oraz blisko 5 milionów ha terenów rolniczych, co równa się około 1/6 obszaru Polski. Uszkodzonych zostało kilka mostów przez Missisipi i Missouri, powodując przerwę w połączeniach kolejowych. Żegluga na Missisipi i głównych wezbranych dopływach, była przerwana na ponad 2 miesiące. Było to istotne zakłócenie w życiu gospodarczym.
W grudniu 1993 r. podczas świąt Bożego Narodzenia, wystąpiła wielka powódź na Renie i Mozeli. Zalane zostały Koblencja, Bonn i Kolonia. W Holandii pod wodą znalazło się ok. 500 km2 terenu. Prasa obwieściła, że to powódź stulecia. Maksymalny stan wody osiągnął w Kolonii 10,63 m 24 grudnia 1993 r.
Nie minęło 13 miesięcy gdy w styczniu 1995 r. na Renie ponownie wystąpiła powódź o jeszcze większych rozmiarach. Objęła swym zasięgiem również Mozelę, Mozę i Sekwanę tak, że pod wodą znalazły się znaczne obszary Niemiec, północnej Francji i Holandii. Przy tej powodzi szczególnie uderzający był widok zalanych starych miast - bezcennych zabytków Kolonii, Bonn, Koblencji i innych.
Maksymalny stan wody w Kolonii osiągnął 30 stycznia 1995 r., tym razem 10,69 m. Od 1880 roku, taki sam stan osiągnięto tylko raz - w 1926 r. Powtarzalność wielkiej wody 1995 roku, w Kolonii niemieccy hydrologowie oszacowali na 70 lat. Ani ta powódź, ani wielka woda w 1993 r., nie były "powodziami stulecia" - jak twierdzili dziennikarze. Powodzie o rozmiarach uważanych na początku wieku za stuletnie, wystąpiły na Renie 5 razy w obecnym stuleciu.
Czy zatem współczesna technika, dostępna w krajach najbardziej rozwiniętych, pozwala skutecznie chronić przed powodzią? Łatwo wykazać, że jest to technokratyczne złudzenie. Otóż omówione wyżej powodzie w Niemczech i USA, wystąpiły na rzekach od dawna uregulowanych, solidnie obwałowanych i mających wiele zbiorników retencyjnych w dorzeczu. Budowle te i urządzenia techniczne, nie uchroniły jednak od powodzi.
Przykładowo na Missisipi wybudowano 29 stopni wodnych, głównie na odcinku powyżej połączenia z Missouri (m. St. Louis). Wybudowano również 36 wielkich zbiorników wodnych na dopływach Missisipi. Na tysiącach kilometrów wzniesiono potężne obwałowania. Obwałowanie Missisipi rozpoczęto w połowie XIX w. Po każdej większej powodzi wały są umacniane i podnoszone. Nie przynosi to jednak pożądanych efektów. Odwrotnie - wskutek odcięcia retencji dolinowej przez obwałowania, wzrastają maksymalne przepływy. Ponadto, wskutek zwężenia przekroju poprzecznego, zmniejsza się przepustowość koryta, co powoduje dodatkowy wzrost maksymalnych poziomów wody. W 1993 r. obwałowania Missisipi, Missouri i wielu dopływów, zostały przerwane na odcinkach o długości setek km. W amerykańskich środkach przekazu zauważono, że powódź 1993 roku rozwiała złudzenia co do możliwości kontrolowania przebiegu powodzi i ograniczenia rozmiarów klęski przy pomocy urządzeń technicznych.
Ren jest innym przykładem rzeki najbardziej zabudowanej i przekształconej przez człowieka. Wielu autorów nazywa go sztuczną rzeką. Od stuleci wznoszono obwałowania. Rozwój żeglugi spowodował od 1817 roku "prostowanie" rzeki, tj. odcinanie meandrów i regulację koryta tak, że długość Górnego Renu (poniżej Bazylei) skrócono z 354 do 273 km. Obszar terenów zalewowych w dolinie, zmniejszył się na tym odcinku z ponad 1000 km2 do 140 km2. Rozwój energetyki wodnej od połowy ubiegłego stulecia, przyczynił się do powstania zbiorników i stopni energetycznych. I tak w Szwajcarii, na obszarze alpejskiej zlewni Renu, powstały elektrownie wodne o łącznej mocy 2300 MW, zaś na odcinku granicznym Górnego Renu, między Niemcami i Francją - wybudowano 8 stopni żeglugowo - energetycznych o łącznej mocy 1100 MW. Przyniosło to oczywiste korzyści transportowe, energetyczne i rozwój gospodarczy terenów w dolinie rzeki. Z drugiej jednak strony - zwiększyło istotnie zagrożenie powodziowe. W wyniku wspomnianych przedsięwzięć hydrotechnicznych, na odcinku Bazylea – Karslruhe, czas przepływu fali powodziowej zmniejszył się z ok. 64 h do 23 h. Zwiększyło to ryzyko nałożenia się fal z dopływów bocznych na falę Renu. Zjawisko takie wystąpiło właśnie w styczniu 1995 r. Zdaniem niemieckich specjalistów, zabudowa hydrotechniczna Górnego Renu spowodowała podniesienie przepływów maksymalnych w Kolonii o ok. 700 - 800 m3/s i odpowiednio stanów wody o 40 cm. Okres powtarzalności wody, uważanej na początku wieku za stuletnią, uległ skróceniu do 30 - 40 lat. Zabudowa hydrotechniczna, na wielką skalę została wykonana również na dopływach Renu: Neckarze, Menie, Mozeli i in., przynosząc podobne jak na Renie skutki, czyli zwiększenie zagrożenia powodziowego.
Podobny przypadek wystąpił w dorzeczu Odry w lipcu 1997 roku. Istniał tam stosunkowo dobrze rozwinięty system technicznej ochrony przeciwpowodziowej (wały, poldery, zbiorniki, kanały ulgi). Pomimo to, powódź zniszczyła 467 km obwałowań (25 km całkowicie i 442 km częściowo). Straty powodziowe wyniosły 470 milionów ECU w Czechach, 2,31 miliarda ECU w Polsce i 325 milionów ECU w Niemczech. Zalaniu uległ obszar 500 000 ha. Zniszczeniu uległo: 12 budowli hydrotechnicznych, 47 000 budynków, 2000 km dróg, 1700 mostów 300 zabytków, 973 szkoły 100 ujęć wody, 70 oczyszczalni ścieków, 7 składowisk odpadów.
Opisane spektakularne przykłady zawodności środków technicznych, spowodowały pojawienie się koncepcji przeciwnej, "nietechnicznej" (ang. Non-structural), której zwolennicy za ważniejsze uważają działania ustawodawcze, administracyjne, społeczne, politykę ubezpieczeniową itp. Mają one prowadzić do zmniejszenia potencjalnego zagrożenia terenów w dolinie wielkiej wody, zarówno obwałowanych jak i nieobwałowanych. Polega ona głównie na zmianie zagospodarowania tych terenów i ograniczeniu zabudowy wrażliwej na zalew.
W USA stwierdzono, że środki techniczne nie rozwiązały problemu ochrony przed powodzią. Biały Dom powołał po powodzi w 1993 roku komisję, która w raporcie z 1994 r. stwierdziła, że chociaż wiele obiektów ochrony przeciwpowodziowej przyczyniło się do ograniczenia szkód podczas tej powodzi, to jednak obiekty te spowodowały zasiedlenie na wielu terenach o wysokim stopniu ryzyka i naraziły ludność na wielkie szkody. Komisja zaleciła zmianę strategii ochrony przeciwpowodziowej tj. zmniejszenie wysiłków poświęconych budowie obwałowań i zwiększenie nacisku na środki alternatywne, takie jak usunięcie zabudowy z dolin zalewowych i zapobieganie wkraczaniu w te doliny z nową zabudową. Zalecono również opracowanie nowego prawa budowlanego dla stref o zróżnicowanym stopniu ryzyka w dolinach zalewowych.
Przykładem strategii "odsunięcia człowieka od wody" jest przebudowa miasta Rapid City, stan Płd. Dakota, USA, po powodzi z czerwca 1972 r. Powódź była niezwykle gwałtowna i katastrofalna w skutkach: zginęło 239 osób, zniszczonych lub uszkodzonych zostało 1500 domów mieszkalnych oraz kilkaset obiektów przemysłowych, handlowych i komunalnych. Tysiące osób pozostało bez dachu nad głową. Po katastrofie, władze miasta i stanu zastanawiały się nad koncepcją odbudowy. Wniosek podstawowy jaki wyciągnięto z tej tragicznej katastrofy: teren zalewowy nie jest właściwym miejscem do mieszkania i do pracy. Podjęto decyzję wykupienia gruntów w terenie zalewowym, przesiedlenia mieszkańców i przeniesienia przedsiębiorstw. Zniszczone domy rozebrano, zdatne do użytku - przeniesiono na nowe, położone wyżej miejsca. Ogółem zmieniło lokalizację 1100 domów mieszkalnych i 157 przedsiębiorstw. Oczyszczono obszar długości 8 km wzdłuż rzeki i szeroki na 4 ulice poprzedniej zabudowy, w zasięgu zalewu wody stuletniej. Na tym terenie powstał park, boiska sportowe, ścieżki rowerowe i dla pieszych spacerów. Zaniechano wznoszenia jakichkolwiek budynków mogących stanowić przeszkodę dla przepływu wielkiej wody. Jest to jak dotychczas, jeden z niewielu przykładów wdrożenia omawianej strategii. W innych krajach, o ile nam wiadomo, podobne działania pozostają w sferze planów i zamierzeń. Na przeszkodzie stoją trudności natury prawnej, finansowej, przyzwyczajenia ludzi i wreszcie silny napór na zasiedlanie i inwestowanie w dolinach zalewowych.
Powyższe rozważania wykazują przekonująco, iż praktycznie jedynym sposobem likwidacji szkód powodziowych jest użytkowanie terenów zalewowych w sposób niewrażliwy na skutki zalania. Można to uzyskać poprzez właściwe planowanie przestrzenne. Plany miejscowe gmin mogą i powinny być instrumentem ograniczania zagrożeń powodziowych. Wprowadzenie stosownych ograniczeń do planu miejscowego, wymaga określenia zasięgu potencjalnych zalewów powodziowych. Metody określenia tego zasięgu są przedmiotem rozważań w innym wykładzie.
Szkodliwe, z punktu widzenia zagrożeń powodziowych, skutki niektórych przedsięwzięć technicznych oraz spektakularne klęski technicznych systemów ochrony przeciwpowodziowej, spowodowały zainteresowanie tak zwanymi ekologicznymi metodami ochrony przeciwpowodziowej. Problemy te również zostaną szerzej naswietlone w odrębnych wykładach.