RIZIKOVÉ ÚSEKY SILNI NÍ SÍT ANALÝZA ZRANITELNOSTI A OHRO ENÍ P ÍRODNÍMI POHROMAMI

Transkript

1 RIZIKOVÉ ÚSEKY SILNI NÍ SÍT ANALÝZA ZRANITELNOSTI A OHRO ENÍ P ÍRODNÍMI POHROMAMI ROAD NETWORK SEGMENTS AT RISK VULNERABILITY ANALYSIS AND NATURAL HAZARDS ASSESSMENT Michal BÍL, Ji í SEDONÍK, Jan KUBE EK, Rostislav VODÁK, Martina BÍLOVÁ, Richard ANDRÁ IK michal.bil@cdv.cz Abstract Risk analysis of a road network includes evaluation of both the hazards along the roads and the vulnerability of the road segments. We propose an approach to natural hazard assessment related to natural phenomena which occurred in the Czech Republic. Road vulnerability can be assessed in two ways: direct losses from damage to a road segment or indirect losses due to additional expenses for longer alternative routes. Risk analysis is computed for individual road segments. The risk can be reduced on both parts of the risk graph (hazards vulnerability). This approach of risk analysis is demonstrated on an example of a road network within the Luha ovice region of the Czech Republic. Key words Natural hazards, road network, robustness, vulnerability, risk assessment. Od po átk civilizace se lidé museli potýkat s hrozbou p írodních pohrom a jejich následky. Zranitelnost území se v minulosti vztahovala výhradn na rozvinutá sídla, jejich opravy by byly zna n nákladné. V t inu obydlí v ak bylo mo né bez problém p esunout jinam, do míst, kde ohro ení p írodní pohromou nebylo bezprost ední. S rozvojem spole nosti se území postupn prom ovalo. Vznikala m sta se slo itou infrastrukturou, stav ly se vy í a nákladn j í budovy. Pozemní komunikace, které tato sídla spojovaly, ji byly zpevn né a stále dokonalej í a nákladn j í. S tímto rozvojem spole nosti byl v ak spojen nár st zranitelnosti území. Dálnici p eru enou rozsáhlým sesuvem ji není jednodu e mo né opustit a vybudovat jinde, jak v p ípad nezpevn né cesty. V tomto p ísp vku se zam íme na popis postupu, který lze pou ít pro identifikaci nejslab ích úsek v rámci silni ní sít. Uká eme, e vedle identifikace a vy íslení pravd podobnosti výskytu p írodní pohromy v daném míst je stejn d le ité zhodnotit dopady a kody, které daný negativní jev zp sobí. Pokud je ohro ena silni ní sí, potom také závisí na významu daného úseku pro fungování celé sít. Na záv r p ísp vku p edstavíme aplikaci hodnocení rizika na p íkladu z eské republiky. P írodní pohromy v ase a prostoru Mezi nej ast j í p írodní pohromy, které ovliv ují provoz na pozemních komunikacích, pat í v podmínkách eské republiky p edev ím povodn, sesuvy, pády strom a extrémní sn ení. N které z t chto jev se d jí s vy í frekvencí (sn ení, pády strom ) ne jiné (povodn, sesuvy). Obvykle také platí, e vy í frekvence jevu je spojena s ni ími následky. 1

2 THE SCIENCE FOR POPULATION PROTECTION 2/2014 OCHRANA OBYVATELSTVA, KRIZOVÉ Pro hodnocené míry nebezpe í, které od jednotlivých p írodních hrozeb m eme o ekávat, je d le ité mít k dispozici co mo ná nejúpln j í a hodnov rná data. Data o p írodních pohromách Povodn Data o rozsahu povodní jsou dostupná v podob prostorových GIS vrstev (shapefile) jako Záplavová území p tileté vody, dvacetileté vody a stoleté vody. Jedná se o teoretický rozsah vycházející z digitálního modelu terénu. Mimoto je mo né také získat rozsah nejv t í zaznamenané p irozené povodn (jedná se o skute né rozlivy). Poskytovatelem dat je Odd lení geografických informa ních systém a kartografie VÚV TGM, v.v.i. Sesuvy V p ípad svahových deformací lze vycházet z dat, která spravuje Registr svahových deformací vedený eskou geologickou slu bou. Tato databáze obsahuje tisíce záznam o poloze sesuv a jiných negativních svahových jev, v etn jejich detailního popisu. Sníh Komplikaci p edstavuje takové sn ení, kdy b hem krátké doby napadne v t í mocnost sn hu. Tyto hodnoty popisuje gridová vrstva vý ka nového sn hu. Jedná se o pr m ry sezonních úhrn vý ek nového sn hu (období zpracování ). Poskytovatelem je eský hydrometeorologický ústav. Abychom mohli po ítat s hrozbou p írodní pohromy, musíme ur it pravd podobnost, e se n jaký jev (nap. povode ) stane v daném míst a ase. K tomu tedy pot ebujeme mít p ehled o plo ném rozsahu ohro ení, co je obvykle k dispozici, viz vý e. Dále je ale také nutné mít p ehled o frekvenci výskytu t chto jev v ase, co zase vy aduje dostate n dlouhou asovou adu. Rovn je t eba zahrnout intenzitu jevu nebo jeho mno ství, nap. velikost (n-letost) povodn. Dopady p írodních pohrom na silni ní sí Povode nemusí napáchat ádné významné kody na majetku a v bec nemusí mít vztah k dopravní infrastruktu e. Pokud se v ak pozemní komunikace nacházejí v nivách vodních tok a nemají dostate n vysoké náspy, je pravd podobné, e budou as od asu zaplaveny. Zaplavení p edstavuje omezení provozu, které odezní, jakmile voda poklesne a vrátí se zp t do svého koryta. V n kterých p ípadech z stane po záplav na vozovce vrstva naplavenin v podob bahna, p ípadn jiného hrubozrnn j ího materiálu. V horských oblastech nebo tam, kde je dostate ný spád dna, má voda dostate nou energii k tomu, aby pomocí uná eného materiálu erodovala nejenom své koryto, ale p i rozlivu také místa, kudy do asn protéká. Následky na komunikacích jsou ve form áste né nebo úplné destrukce (Obr. 1). Stejn destruktivní mohou být projevy svahových deformací (Obr. 2). V t chto p ípadech je situace o n co komplikovan j í, proto e je obvykle ovlivn na stabilita celého svahu. Následné sanace potom musí zahrnovat i úpravu terénu kolem silnice a zaji t ní v t ího okolí posti eného úseku. 2

3 Foto: Krajská správa silnic Libereckého kraje Obr. 1 P íklad po kozené silnice bo ní erozí vodního toku v Libereckém kraji v srpnu 2010 Obr. 2 Silnice II/432 u Kory an posti ená sesuvem Foto: editelství silnic Zlínského kraje, erven

4 THE SCIENCE FOR POPULATION PROTECTION 2/2014 OCHRANA OBYVATELSTVA, KRIZOVÉ Náhlá sn ení a vysoké úhrny sn hu v krátkém ase obvykle spolehliv p eru í dopravu na silnicích. K ádným posti ením infrastruktury v ak nedochází. Údr ba silnic v zimním období je ale náro ná, a proto se pozemní komunikace s nízkou intenzitou dopravy a malého dopravního významu v zimním období neudr ují (podle schváleného Plánu zimní údr by silnic). Pokud jde o pády strom, tak ty se vyskytují tam, kde je k tomu náchylný porost a pokud je dostate n silný vítr. Tyto jevy p eru í dopravu, ale nejsou zprávy, e by n jak ovlivnily technický stav pozemní komunikace. V p ípad nebezpe í z prodlení p írodní pohromy musí p íslu nou ást úseku pozemní komunikace neprodlen uzav ít a ozna it alespo provizorním zp sobem její vlastník. P ed znovuuvedením uzav eného úseku do provozu se musí provést mimo ádná prohlídka pozemní komunikace. Údaje o po kození silni ní sít dosud neexistovaly v jednotné podob. Teprve v rámci prací na projektu Kvantifikace ohro ení dopravní infrastruktury p írodními hazardy (trisk.cdvinfo.cz) jsme provedli analýzu dostupných dat vhodných k hodnocení, zranitelnost, p írodních pohrom a rizika posti ení silnic a dálnic v eské republice. Také jsme vytvo ili Databázi po kozených komunikací v R. Pro získání p ehledu o skute ném p eru ení silnic také vyu íváme databázi dopravních informací, které jsou zobrazovány v rámci JSDI (Jednotný systém dopravních informací). Jedná se o spole ný projekt Ministerstva dopravy R, Ministerstva vnitra R, editelství silnic a dálnic R a ady dal ích orgán, organizací a institucí ve ejné správy, ve ejných i privátních osob a subjekt z celé R ( Mimo archiv historických událostí tato aplikace slou í pro sb r, zpracování, sdílení, distribuci a publikaci dopravních informací a dopravních dat o aktuální dopravní situaci a informací o pozemních komunikacích. Díky informaci o asu a míst ka dého p eru ení m eme analyzovat konkrétní situace. Nap. povode, která v ervnu 2013 postihla R, zasáhla, na základ údaj z JSDI, 542 úsek silnic (493 povode, 43 strom, 6 sesuv). Mimo to bylo na území R p eru eno dal ích 526 úsek z jiných p í in (Obr. 3). Je z ejmé, e jakmile bude k dispozici del í asová ada dat JSDI, bude mo né analýzou t chto dat ur it pravd podobnost, e dojde nejenom k p eru ení provozu, ale posti ení vlastní pozemní komunikace (Obr. 4). K takové analýze je ale t eba opravdu dlouhé asové ady, co nelze prozatím z dat JSDI (po átek dodávky informací od roku 2009) zajistit. Proto jsme oslovili jednotlivá krajská pracovi t SÚS (Správa a údr ba silnic) a SD ( editelství silnic a dálnic R) s dotazem na zaji t ní údaj o posti ení silnic v období Od naprosté v t iny krajských pracovi jsme získali pot ebná data v po adované kvalit a v as. Rozsah databáze byl vybrán tak, aby pokrýval nejv t í p írodní pohromy, které postihly eskou republiku. První a dosud nejvýznamn j í p írodní pohroma zasáhla eskou republiku v ervenci 1997 v podob vydatných de (Sovjáková, 2000), které zp sobily extrémní povodn a následn také sesuvy nebývalého rozsahu (Krej í et al, 2002). Bylo to po dlouhé dob, kdy bylo území státu zasa eno událostí takového rozsahu a intenzity. Poslední událost podobného rozsahu spadá a do 60. let 20. století. Po roce 1997 bylo území R významn posti eno je t v letech 2002 (Hladný et al., 2005), 2003, 2006 (Bíl a Müller, 2008), 2009 (MZP, 2009), 2010 (Kubát et al., 2010) a Výsledná databáze obsahuje v sou asné dob tém 3000 záznam z celé R. Vedle p eru ení komunikací, které byly po kozeny v d sledku zmín ných p írodních pohrom, obsahuje databáze také údaje o áste ném poru ení t lesa pozemní komunikace, co umo nilo alespo minimální provoz, a také záznamy o p eru ení provozu vlivem nap íklad zatopení vozovky nebo závalu (Obr. 5). 4

5 Pozn.: Body jsou vyzna ena místa, kde byla posti ena silni ní sí. Barva bod odli uje p í inu po kození. Obr. 3 Ukázka oblasti, zasa ené povodní v ervnu 2013 Pozn.: Jedná se o úplné p eru ení provozu, co ale neznamená, e musela být zárove fyzicky p eru ena pozemní komunikace. Obr. 4 etnost p eru ení úsek silni ní sít R v období prosinec 2012 ervenec

6 THE SCIENCE FOR POPULATION PROTECTION 2/2014 OCHRANA OBYVATELSTVA, KRIZOVÉ Pozn.: Data dosud nebyla poskytnuta od v ech správc silnic. Obr. 5 Rozsah databáze po kozených úsek silnic v letech Kombinované ohro ení p írodní pohromou Pro vytvo ení vrstvy ohro ení (ve smyslu GIS), která by zahrnovala a kvantifikovala v echny reálné p írodní pohromy, je t eba pou ít postupu kombinace pohrom (multi-hazard approach, nap. Kappes et al., 2012). Co znamená, e v echny pohromy je nutné standardizovat (ve smyslu intenzit a etností) tak, aby bylo mo né slou ení do jedné vrstvy. Výsledkem je zmín ná GIS vrstva, která vstupuje do analýzy rizika spolu s vrstvou zranitelnosti sít. Hodnocení následk p írodních pohrom v silni ní síti výpo et zranitelnosti Podívejme se nyní blí e na míru po kození úseku silnice. Úsek silnice m e být posti en ve t ech stupních: m e se jednat o totální destrukci, kdy je t eba úsek rekonstruovat, nebo áste né po kození, které zp sobí jeho do asné vy azení z provozu a vy aduje opravu. T etím typem je znepr jezdn ní vlivem nap. zavalení úseku bahnem, kdy ale nejsou t eba významn j í opravy. V na í analýze jsme se zam ili pouze na stavy destrukce pozemní komunikace a áste né poru ení, které vy adují opravy a jsou déletrvající. P ípad, kdy dojde pouze k znepr jezdn ní, je mnoho nap. vlivem pádu strom na vozovku nebo zatopením, ale obvykle po pár hodinách nebo desítkách hodin jsou úseky ji bez problém pr jezdné. Z toho d vodu jsme také nepracovali s událostmi, kdy bylo území eské republiky posti eno p echodem hlubokých tlakových ní í Kyrill (rok 2007) a Emma (rok 2008). V jejich d sledku 6

7 bylo hlá eno mno ství p eru ených silnic a hlavn eleznic vlivem pádu strom (nap. Kurková et al., 2008; Kolejka et al., 2010). Dopady uvedených událostí lze rozd lit na p ímé a nep ímé. P ímé náklady P ímé náklady zahrnují v p ípad silni ní sít p edev ím náklady na rekonstrukci po kozené vozovky a t lesa pozemní komunikace. Rovn sem m e pat it sanace sesuvného území nebo úprava erozí str eného b ehu. Nep ímé náklady Pokud se pozemní komunikace p eru í a existuje objízdná trasa, potom platí, e tyto objí ky jsou v dy mén výhodné. Bu jsou del í, anebo asov náro n j í (nap. Berdica, 2002). Tyto výdaje navíc by potom byly sou ástí nep ímých náklad. Podle zákona. 13/1997 Sb., o pozemních komunikacích ve zn ní pozd j ích p edpis 24 odst. 1 nemá nikdo nárok na náhradu p ípadných ztrát, je mu vzniknou v d sledku uzavírky nebo objí ky. Dal í nep ímé náklady lze vyjád it jako uniklé p íle itosti, pokud nebyly plánované cesty vykonány nebo byl zvolen jiný dopravní prost edek. Zranitelnosti sítí Sít jsou charakteristické tím, e p i zkoumání jejich zranitelnosti je t eba posuzovat jejich geometrii i topologii zárove. Geometrií se myslí reálné vedení úseku, jeho délka, sklony apod. (je rozdíl, zda se p eru í úsek dlouhý 100 nebo m). Topologií zde rozumíme charakter spojení uzl hranami, co vyjad uje sousedství jednotlivých uzl sít. Uzly, které mají pouze jednoho souseda, jsou nejvíce ohro eny od íznutím, proto e jsou se zbytkem sít spojeny (obvykle) pouze jednou hranou. Pro sít je dále typické, e i p es stejný po et uzl a relativn podobný po et hran se mohou výrazn li it, co do odolnosti, kterou zde rozumíme schopnost sít vypo ádat se s r znými typy katastrofických událostí reprezentovaných mno inou nepr jezdných hran a zachovat si p i tom souvislost (nap. Latora a Marchiori, 2004). Nap íklad má-li sí topologii stromu (v informatickém slova smyslu, tedy sí = graf), p eru ení libovolné hrany má za následek rozd lení této sít na 2 ásti. Taková sí je tedy velmi málo odolná (Bíl a Vodák, 2013). Není jednoduché ur it, jak se dv r zné sít li í z pohledu odolnosti v i katastrofám. Slo itost této úlohy spo ívá v tom, e ka dé porovnávání síti je výpo etn velmi náro né a je tedy t eba pou ít nebo vyvinout stochastické metody a algoritmy. Dále je nutné vyvinout metodu, která umo ní porovnání t chto rozdílných sítí. Jako robustní (resp. odolné, málo zranitelné) sít ozna ujeme takové, kdy je k rozd lení sít na dv nebo více ásti t eba p eru it relativn velký po et hran. Z pohledu dopravy je jist výhodné mít sít robustní. Je nicmén nutné si uv domit, e rozsáhlé sít vy adují vysoké nároky na budování, ale také na následnou údr bu. Náklad na obojí se pochopiteln nedostává. V praxi je obvykle nutné se spokojit s jistou mírou zranitelnosti, a to zejména t ch ástí, které nejsou pro fungování celku podstatné. Analýza rizika Riziko je sou in zranitelnosti a pravd podobnosti ohro ení p írodní pohromou (Obr. 6). 7

8 THE SCIENCE FOR POPULATION PROTECTION 2/2014 OCHRANA OBYVATELSTVA, KRIZOVÉ Obr. 6 Schéma postupu hodnocení rizika po kození úseku silni ní sít p írodními pohromami, které byly pou ity pro ú ely tohoto p ísp vku Obr. 7 Diagram rizika je výsledkem kombinace pravd podobnosti vzniku pohromy a vý e kod zranitelnosti území Graficky lze míru rizika vyjád it v diagramu rizika. Jak plyne z obrázku diagramu rizika, lze uva ovat ty i krajní stavy ozna ené pro názornost ísly (Obr. 7): 1 Jevy, které se stanou s velmi malou pravd podobností a jejich následky nejsou záva né. V podstat ideální stav. T mito jevy se není t eba zabývat. 2 Jevy, které nastanou s velmi vysokou pravd podobností, ale jejich následky jsou mírné. Typicky srá ky nízké intenzity a krátkého trvání. M e sem pat it také ka doro ní zimní sn ení, které sice zp sobí problémy v plynulosti dopravy, ale obvykle s velmi nízkými kodami na infrastruktu e. 8

9 3 Jevy, které nastanou s velkou pravd podobností a zárove jejich následky jsou velmi záva né. Lze uvést extrémní p ípad hypotetické výstavby velké aglomerace na úpatí aktivní sopky, p i v domí o její aktivit. V minulosti, práv v d sledku nedostatku informací o pozadí vulkanické innosti, v ak existence m st v t chto místech nebyla výjimkou. Bohu el jsou rovn známy následky neo ekávaných erupcí (nap. Vesuv v roce 79 nebo Mt. Pelée v roce 1902), kdy lidé nebyli schopni s dostate ným asovým p edstihem vyhodnotit hrozby. 4 Pohromy nastanou s velmi malou pravd podobností, ale zárove mají velmi záva né následky. Nap íklad tsunami extrémní vý e, která doká e poni it rozsáhlé pob e ní oblasti (Indonésie 2004, Japonsko 2011). Z pohledu hodnocení rizika a strategického plánování se jevy ve skupin 3 nevyskytují, resp. je prvo adým zájmem je co nejd íve eliminovat. Jevy ve skupinách 1 a 2 nep edstavují záva né dopady, a tak se v i nim obvykle neprovádí ani ádná opat ení. Nejvíce znepokojivé jsou jevy ve skupin 4, kdy je pouze velmi malá pravd podobnost jejich vzniku, ov em s potenciáln velmi ni ivými dopady. Spole nost má obvykle tendenci tyto jevy podcenit. Za poznámku je t stojí fakt, e pokud provedeme hodnocení rizika a umístíme do prostoru grafu výsledek analýzy ve form bodu, jeho poloha nebude konstantní v ase. Nap íklad jevy p vodn zahrnuté ve skupin 1 se mohou v rámci grafu postupn p esunovat po diagonále k oblasti 3. Z pohledu p írodních pohrom lze v této souvislosti zmínit z eteln zvý enou etnost záva ných povodní, jejich po et je v posledních n kolika letech mnohem v t í ne p ed nap íklad 50 lety. Je tedy t eba neustále sledovat co nejvíce faktor, které mohou mít vliv na zvy ování pravd podobnosti vzniku události s negativními následky. S rozvojem spole nosti se také zvy uje zainvestovanost území, infrastruktura je stále dokonalej í a tedy nákladn j í. kody na v t in urbanizovaných území by byly v dne ní dob mnohem v t í ne p ed n kolika desítkami let. Zárove zastav né oblasti pokrývají nyní daleko v t í ást území ne d íve, z eho plyne zvý ený pom r zaznamenaných událostí. Mo nosti sní ení rizika Sni ovat riziko konkrétního úseku silni ní sít znamená ovliv ovat výskyt, frekvenci nebo intenzitu pohrom na jedné stran, nebo sni ovat zranitelnost daného úseku na stran druhé. V p ípad sní ení pravd podobnosti vzniku p írodní pohromy m eme uplatnit sana ní opat ení p ímo ve svazích (v tomto sm ru existuje v eské in enýrské geologii velká tradice, nap. Záruba a Mencl, 1969). Dále lze instalovat sít k zachycení padajících kamenných blok, provozovat monitoring pro v asné varování, provád t protipovod ové úpravy v korytech vodních tok, zvolit vhodnou výsadbu lesních porost apod. Na stran sni ování zranitelnosti úseku pozemní komunikace lze postupovat dv ma sm ry: 1) Zvý ení odolnosti úseku silnice Pro úseky, kde hrozí p írodní pohromy, je t eba zvý it jejich fyzickou odolnost. K tomu mohou slou it r zné stavební úpravy, nap. p evedení komunikací na náspy nebo hlub í zalo ení t lesa silnic ve svazích. Tato ást sni ování zranitelnosti se provádí n kdy zárove s omezováním ohro ení. Nap íklad protipovod ová opat ení zárove mohou znamenat zpevn ní p vodní pozemní komunikace. Ukotvení svahu je doprovázeno opravou p ilehlé silnice apod. 2) Optimalizace silni ní sít Stavba nových silnic významn zat uje rozpo et ka dého státu. Náklady na výstavbu v ak nejsou jediné, které jsou s r stem délky silni ní sít vynakládány. Roste toti výrazn i 9

10 THE SCIENCE FOR POPULATION PROTECTION 2/2014 OCHRANA OBYVATELSTVA, KRIZOVÉ polo ka na údr bu komunikací. Proto se z principu nevyplatí budovat pozemní komunikace maximáln odolné, ale naopak je t eba zajistit takové objízdné trasy, aby p i výpadku slabých lánk sít bylo zaji t no spojení. Optimaliza ní algoritmy mohou pomoci najít takové kombinace uzl sít, které je nejvýhodn j í spojit, aby se zajistil maximální nár st odolnosti sít v i katastrofám (Bíl a Vodák, 2013). Z tohoto d vodu je t eba definovat ú elovou funkci, která je schopná m it odolnost sít v i r zným, v t inou náhodným událostem. Jedním z typických p íklad hodnot takové funkce je pr m rný po et komponent, na které se sí rozpadne, p i p eru ení zadaného po tu úsek, tj. je-li n celkový po et úsek, k po et p eru ených úsek a m i je po et komponent, na které se sí rozpadne p i p eru ení i-té k-tice hran, pak Problémem u t chto m r je vysoká výpo etní náro nost. Z tohoto d vodu je mo né se na hodnoty m i dívat jako na hodnoty náhodné veli iny a pomocí opakovaného náhodného znepr jezd ování (vlastn realizací metody Monte-Carlo) spo ítat aproximaci hodnoty. Takto spo ítané hodnoty lze pou ít p i návrhu nov p idaného úseku do sít, kdy nás zajímají jen ty úseky, které maximáln sní í hodnotu. S ohledem na to, e se jedná o úlohu s diskrétním stavovým prostorem, je ádoucí projít v echny p ípustné hrany, které lze do sít p idat. Tato p ípustnost je dána praktickými po adavky na nový úsek, mezi které pat í nap íklad nemo nost p ek í it u existující hranu, omezení délky nového úseku, zákaz paralelizace s existujícími hranami apod. Pokud se zam íme na sní ení pravd podobnosti, e vybraná lokalita nebude od íznutá od zbytku sít, tj. bude v dy dostupná, nemusíme po ítat robustnost sít jako celku, ale postavíme náhradní spojení. Bude výhodné, pokud nepovede nap. stejným údolím, ím sní íme anci, e by bylo posti eno stejnou povodní jako spojení p vodní. Pokud je slabým místem most, nabízí se, namísto stavby paralelního mostu, rychle dostupná záloha v podob náhradního do asného p emost ní. Jak ukázali Dalziell a Nicholson (2001) nep ímé náklady vynalo ené na objízdnou trasu mohou být celkov vy í ne okam itá stavba nového p emost ní. Týká se to p edev ím takových situací, kdy je spojení zna n vyu íváno pro p epravu, nap. tranzitní dopravou. Hodnocení rizika na p íkladu z eské republiky Vý e uvedený postup ur ení rizika posti ení úseku silnic uká eme na p ípadu z ORP Luha ovice (Obr. 8). Jedná se o jedno ze 13 ORP na území Zlínského kraje. Má rozlohu 178 km 2 a ije zde obyvatel ( SÚ, 2013). Celá oblast le í v oblasti fly ových Karpat, co je oblast velmi náchylná k sesouvání (Krej í et al., 2002). Morfologicky se jedná o vrchovinu (Vizovická vrchovina), ve které jsou jednotlivé h bety odd leny pom rn úzkými údolími. Pouze malá ást okolí obce anov zasahuje do hornatiny Bílých Karpat. Práv zde se nachází nejvy í bod území kóta Na Koncích její vý ka je 655 m. Nejni í bod bychom nalezli v údolí eky ávnice v místní ásti Polichno (222 m). Maximální p evý ení tedy iní 433 m. V t ina plochy reliéfu okresu dosahuje st edního sklonu K nejd le it j ím vodním tok m pat í ávnice protékající Luha ovicemi a vlévající se do Ol avy a íka, která protéká Slavi ínem a je t na území ORP se vlévá do Vláry. 10

11 Z celkového po tu 15 obcí jsou posledn dv jmenovaná nejv t í ve Slavi ín ije obyvatel a plní roli pr myslov -obchodního centra. Men í Luha ovice (5 368 obyvatel) se orientují p edev ím na láze ství a turistický ruch. Délka silni ní sít je 142,2 km, najdeme zde pouze silnice II. (53 %) a III. (47 %) t ídy. Nejvytí en j ími pozemními komunikacemi jsou silnice. II/492 vedoucí z Uherského Brodu p es Luha ovice do Vizovic a. II/493 vedoucí z Pozlovic p es Slavi ín do Brumova-Bylnice ( SD, 2013). elezni ní spojení zaji uje tra. 341 z Uherského Hradi t do Bylnice a její odbo ná tra. 346 kon ící v Luha ovicích. Silni ní sí SD uvnit ORP Luha ovice jsme doplnili o objízdné trasy za hranice tohoto ORP tam, kde existovaly. Pokud bychom toto neu inili, vznikly by nereálné slepé úseky, co by zkreslilo analýzu zranitelnosti silni ní sít uvnit tohoto území. Pozn.: Silni ní sí v ORP Luha ovice tvo í silnice II. a III. t ídy. Objízdné trasy jsou vymezeny tak, aby se zabránilo vzniku slepých úsek. Modelování ohro ení ani zranitelnosti na nich neprobíhá. Obr. 8 Vymezení území Zranitelnost silni ní sít Jak bylo uvedeno vý e, vyjad uje zranitelnost kody, které mohou v území nastat, pokud je zasa eno nap. p írodní pohromou. Pokud analyzujeme dopravní sít, zde sí silni ní, potom hodnotíme zranitelnost pouze s ohledem na výskyt pozemní komunikace. Ostatní území 11

12 THE SCIENCE FOR POPULATION PROTECTION 2/2014 OCHRANA OBYVATELSTVA, KRIZOVÉ pro tyto ú ely nehodnotíme, co v prvním p iblí ení m eme také vyjád it tak, e silni ní sí bude mít hodnotu zranitelnosti maximální, ostatní území minimální, typicky tedy v intervalu 0 1. V analýze sít nás také nezajímá délka p ípadného posti ení na úseku ani místo p eru ení (most, tunel nebo jen úsek komunikace), ale pouze dopad takového p eru ení daného úseku na fungování celé sít (je nicmén z ejmé, e náklady na opravy budou p ímo úm rné délce posti ené pozemní komunikace a budou se li it podle typ objekt v míst p eru ení nejvy í v p ípad oprav most, tunel apod.). Nezabýváme se rovn odhadem zm n intenzity dopravy, proto e v období p írodních katastrof se velmi m ní a není snadné ji odhadnout, nato pak p esn ur it (Kurauchi, 2009). Zajímá nás tedy pouze sní ení dopravní nabídky sít (serviceability, viz Berdica, 2002) v p ípad, e daný úsek není k dispozici v d sledku p eru ení. Pozn.: Pokud se p eru í jeden úsek, potom ísla ukazují sní ení dopravní nabídky celé sít, co znamená prodlou ení nejkrat ích spojení mezi v emi nebo aspo n kterými uzly. Obr. 9 Zranitelnost silni ní sít v ORP Luha ovice Z obr. 9 je z ejmé, e nejslab í úseky se nacházejí ve st ední ásti území. Pokud by byly p eru eny, narostla by výrazn délka spojení (objízdná trasa) mezi jejich koncovými ástmi uzly. Pro názornost uve me, e délky nejkrat ích objízdných tras v p ípad nejzraniteln j ích úsek 2534A A001 (1) a 2534A A01101 (2) jsou 27,6 km, resp. 18,1 km, co p edstavuje zvý ení délky p vodního úseku 28 resp. 38krát. 12

13 Nutno je t poznamenat, e tento výpo et zranitelnosti bere do úvahy výkon, resp. obslu nost sít jako celku. Jiná kritéria mohou dát p ednost dostupnosti území nebo délce jednotlivých objízdných tras. Také do této analýzy nebereme v úvahu místní a ú elové komunikace, které by bylo v n kterých p ípadech mo né vyu ít pro objízdné trasy. Obvykle jsou ale jejich kapacity ve srovnání s ostatními komunikacemi nízké, a proto se v t chto situacích nepou ívají. P írodní pohromy Hodnoty kombinovaného ohro ení p írodní pohromou jsou nejvy í v okolí Ludkovic (Obr. 10), co je zp sobeno velkou etností zmapovaných sesuvných deformací v blízkosti pozemní komunikace a také charakterem obou relativn úzkých údolí, která by byla posti ena v p ípad povodní (Obr. 11). S tím jak se údolí ávnice (Luha ovický potok) sm rem od Luha ovic k Uherskému Brodu roz i uje a silnice je vedena po náspu, se sni uje ohro ení povodní, ale také sesuvy, proto e svahy jsou v t chto místech mírn j í. Výsledný index ohro ení je tedy ni í ve srovnání s prvním p íkladem. Pozn.: Jedná se o kombinace ohro ení svahovými deformacemi, povodní a jednorázovým nasn ením. Obr. 10 Hodnoty kombinovaného ohro ení p írodní pohromou 13

14 THE SCIENCE FOR POPULATION PROTECTION 2/2014 OCHRANA OBYVATELSTVA, KRIZOVÉ Obr. 11 P íklad nejvíce p írodními pohromami ohro ených úsek v okolí obcí Ludkovice, Provodov a B ez vky Riziko Mapa rizika je kombinací obou p edchozích výsledk. Je z ejmé, e tam, kde jsou úseky ohodnoceny v obou díl ích výsledcích vy í hodnotou, je vy í i celková míra rizika. Jako nejvíce rizikový úsek vychází ásti silnice II/493 vedoucí ze Slavi ína sm rem na Pozlovice (Obr. 12). U úsek v blízkosti Ludkovic, kde vycházela nejvá n j í ohro ení, vychází nyní nízká celková míra rizika, co je dáno tím, e objízdné trasy se nacházejí blízko a jsou krátké. Pokud zakreslíme do diagramu rizika v echny úseky v ORP Luha ovice jako body (Obr. 13), vidíme, e se nacházejí relativn blízko levému spodnímu rohu. To je logické, proto e silni ní sí této oblasti je relativn odolná a také je t eba zd raznit, e jsme modelovali jenom ten p ípad, kdy se p eru í pouze jeden úsek v celé síti. Je z ejmé, e pokud bychom se zam ili na kombinace, nap. dvojice nebo trojice sou asn p eru ených úsek, byl by dopad na výkon celku zna ný. P írodní pohromy jsou sice v této oblasti asté, ale jejich intenzita není vysoká. 14

15 Obr. 12 Riziko kombinace pravd podobnosti výskytu p írodních pohrom a zranitelností silni ní sít ORP Luha ovice Pozn.: ísla v grafu odpovídají ísl m úseku v map rizika na obrázku 12. Jedná se o vý ez, stupnice na obou osách mají maxima v hodnotách 100 %. Obr. 13 Znázorn ní polohy p ti nejrizikov j ích úsek v ORP Luha ovice 15

16 THE SCIENCE FOR POPULATION PROTECTION 2/2014 OCHRANA OBYVATELSTVA, KRIZOVÉ Sní ení rizika P i pokusu o sní ení rizika jsme se zam ili na návrh nových spojení, která by nejvíce zvý ila odolnost celé silni ní sít ORP Luha ovice. Výsledkem jsou t i dvojice uzl, jejich propojení zajistí uvedené nejv t í zvý ení odolnosti (Obr. 14). Propojením máme na mysli vybudování nové pozemní komunikace. Tato analýza nebere do úvahy délku úseku pozemní komunikace, ale pouze topologii sít. Délka je v ak v tomto modelu pouze parametr, který by bylo mo né doplnit. Pro jednoduchost a názornost ale z stáváme pouze p i ozna ení uzl, jejich propojení je pro sní ení rizika celé sít nejvýhodn j í. Obr. 14 T i dvojice uzl koncových bod hran grafu silni ní sít, jejich propojení je z pohledu zvý ení robustnosti této sít nejvýhodn j í Záv r V p ísp vku jsou ukázány postupy výpo tu rizika posti ení silni ní sít p írodní pohromou, které by m ly najít uplatn ní ve fázi strategie a plánování, kdy je dostatek asu pro rozhodnutí o tom, které ásti silni ní sít nebo území jsou z daného pohledu (nap íklad bezpe nosti státu, zaji t ní zásobování, dostupnosti apod.) d le ité. Po tom, co se identifikují slabé lánky sítí a analyzují p írodní pohromy, je mo né stanovit míru rizika, e dojde k posti ení pozemní komunikace. Následovat by m ly postupy sní ení rizika, a to jak na stran sní ení zranitelnosti, tak na stran omezení intenzity pohrom. 16

17 Je z ejmé, e dobrou analýzou rizika posti ení silni ní sít p írodní pohromou lze p edejít kodám, které p írodní pohroma m e zp sobit. P ísp vek byl zpracován za laskavé podpory projektu TRISK - VG Kvantifikace rizika ohro ení dopravní infrastruktury eské republiky p írodními hazardy, poskytnutého v rámci Programu bezpe nostního výzkumu eské republiky v letech a projektu Dopravního VaV centra (CZ.1.05/2.1.00/ ). Résumé Risk analysis of a road network includes the evaluation of both hazards and vulnerability. We present an approach to natural hazard assessment related to the natural phenomena which occurred in the Czech Republic, such as floods, landslides and heavy snowfall. Since 1997 many natural disasters have been recorded, especially floods and landslides which severely affected road networks. There is, however, no database on historical damage due to natural hazards to roads in the Czech Republic. We therefore collected data from local road administrators and set-up such a database. It contains records of road damage between 1997 and New data is continuously added to the database through JSDI, which is an on-line system of road information. On the basis of this data it is possible to compute the probability of a multi-hazard occurrence along various road segments. Road vulnerability can be assessed in two ways: direct losses from damage to a road segment or indirect losses due to additional expenses for usually longer alternative paths. In this paper we analyzed the vulnerability from the view of the whole network's drop in serviceability. A risk analysis was computed for individual road segments as a product of the probability of a hazard occurrence and the road vulnerability. The five most risky road segments were depicted in a risk graph. The aim of the society, represented here by road administrators, should be an effort to minimize risks. It can be done on both sides of the risk graph. It is possible to reduce the hazard or to increase the robustness of a road segment. Reducing a hazard is usually a well-known approach based on geo-technical, hydrological or civil constructions. Vulnerability can also be reduced at a road network-wide approach. New connections could be added which link-up two places within the road network not connected before. The presented approach was implemented on the road network of the Luha ovice region. The respective maps show the probability of a multi-hazard occurrence, network vulnerability and overall risk. The last figure shows three pairs of nodes which should be connected to make this road network more robust. Literatura [1] BERDICA, K. An introduction to road vulnerability: what has been done, is done and should be done. Transport Policy. 2002, 9, [2] BÍL, M. a I. MÜLLER. The origin of shallow landslides in Moravia (Czech Republic) in the spring of Geomorphology. 2008, 99, [3] BÍL, M. a R. VODÁK. Odolnosti silni ní sít proti následk m katastrof. Silni ní obzor. 2013, 7 8,

18 THE SCIENCE FOR POPULATION PROTECTION 2/2014 OCHRANA OBYVATELSTVA, KRIZOVÉ [4] ESKÝ STATISTICKÝ Ú AD. Ve ejná databáze SÚ [online] [cit ]. Dostupné z: [5] DALZIELL, E. a A. NICHOLSON. Risk and Impact of Natural Hazards on a Road Network. Journal of Transportation Engineering. 2001, 127, [6] HLADNÝ, J., L. KA PÁREK, M. KRÁTKÁ, M. KN EK a M. MARTÍNKOVÁ. Katastrofální povode v eské republice v srpnu Praha: Ministerstvo ivotního prost edí, s. (Technical report, in Czech). [7] KUBÁT, J., M. SANDEV, A. VALERIÁNOVÁ, P. ERCL, J. REJBER, J. CHROUMAL, R. EKAL, H. BRTNÍKOVÁ, J. IKULA, a P. T PÁNKOVÁ. Vyhodnocení povodní v srpnu Praha: eský hydrometeorologický ústav, (Technical report, in Czech). [8] KREJ Í, O., I. BARO, M. BÍL, F. HUBATKA, Z. JUROVÁ a K. KIRCHNER. Slope Movements in the Flysch Carpathians of Eastern Czech Rep. Triggered by Extreme Rainfals in 1997: a Case Study. Phys. Chem. Earth. 2002, 27, [9] KURAUCHI, F., N. UNO, A. SUMALEE a Y. SETO. Network evaluation based on connectivity vulnerability. In: LAM, H.K., WONG, S.C., Lo, H.K., eds. Transportation and Traffic Theory 2009: Golden Jubilee. Springer, [10] KAPPES, M. S., M. KEILER, K. VON ELVERFELDT a T. GLADE. Challenges of analyzing multi-hazard risk: a review. Natural Hazards. 2012, 64, [11] KOLEJKA, J., M. KLIMÁNEK, T. MIKITA a J. SVOBODA. Polomy na umav zp sobené orkánem Kyrill a spoluú ast reliéfu na po kození lesa. Geomorphologica Slovaca et Bohemica. 2010, 2, [12] KURKOVÁ, M., P. PACOUREK, L. SOJKA a O. TOMAN ÁK. Vyhodnocení následk kalamity Kyrill na lesích ve správ L R. Lesnická práce. 2008, 87, [13] LATORA, V. a M. MARCHIORI. How the science of complex networks can help developing strategies against terrorism. Chaos, Solitons and Fractals. 2004, 20, [14] MZP. Zpráva o vyhodnocení povodn v ervnu a ervenci 2009 na území R (Technical report, in Czech). [15] EDITELSTVÍ SILNIC A DÁLNIC R. Prezentace výsledk s ítání dopravy 2010 [online] [cit ]. Dostupné z: pages/informations/default.aspx [16] SOVJÁKOVÁ, E. Informace o stavu likvidace kod po povodních na Morav a ve východních echách v letech 1997 a Ve ejná správa. 2000, 9. Informace o autorech RNDr. Michal Bíl, Ph.D. (1971) Výzkumný pracovník Centra dopravního výzkumu, v.v.i Brno, vedoucí oblasti Geoinformatiky, se sídlem v Olomouci. Absolvent P írodov decké fakulty Masarykovy univerzity, obor Geografie a kartografie (1997). Doktorát slo il na tém e pracovi ti (2002) z oboru Fyzická geografie. Pracoval v eské geologické slu b ( ), kde se zabýval mapováním svahových deformací a na P írodov decké fakult Univerzity Palackého v Olomouci ( ), kde p edná el problematiku geografických informa ních systém a jejich aplikací. Je autorem prací zam ených na p írodní pohromy a uplatn ní geoinformatiky v procesu hodnocení rizik a obecn v dopravním výzkumu. Byl e itelem n kolika grantových projekt od r zných agentur. 18

19 Mgr. Ji í Sedoník (1988) Výzkumný pracovník Centra dopravního výzkumu, v.v.i. se zam ením na geografické informa ní systémy. Absolvent Univerzity Palackého v Olomouci, P írodov decké fakulty, oboru Geoinformatika (Mgr., 2012). Specializuje se na geografický informa ní systém a kartografii. V sou asnosti pracuje na projektu Kvantifikace rizika ohro ení dopravní infrastruktury eské republiky p írodními hazardy. Mgr. Jan Kube ek (1984) Výzkumný pracovník Centra dopravního výzkumu, v.v.i. se zam ením na prostorové databáze. Absolvent Univerzity Palackého v Olomouci, P írodov decké fakulty, oboru Geoinformatika (Mgr., 2010). Specializuje se na geoinformatiku a databáze. Spoluautor n kolika p ísp vk v odborných publikacích. V sou asnosti pracuje na projektu Kvantifikace rizika ohro ení dopravní infrastruktury eské republiky p írodními hazardy. RNDr. Rostislav Vodák, Ph.D. (1976) Výzkumný pracovník Centra dopravního výzkumu, v.v.i. se zam ením na matematické modelování. Absolvent Univerzity Palackého v Olomouci, P írodov decké fakulty, oboru Matematika a její aplikace (Mgr., 1999). Specializuje se na matematické modelování, sí ové analýzy a stochastické metody. Spoluautor p ísp vku v odborném asopise. V sou asnosti pracuje na projektu Kvantifikace rizika ohro ení dopravní infrastruktury eské republiky p írodními hazardy. Mgr. Martina Bílová (1979) Výzkumná pracovnice Centra dopravního výzkumu, v.v.i. se zam ením na geografické informa ní systémy a kartografii. Absolventka Masarykovy Univerzity, P írodov decké fakulty, oboru Geografie a kartografie (Mgr., 2004). Specializuje se na kartografii a geografický informa ní systém. V sou asnosti pracuje na projektu Kvantifikace rizika ohro ení dopravní infrastruktury eské republiky p írodními hazardy. Mgr. Richard Anrá ik (1988) Výzkumný pracovník Centra dopravního výzkumu, v.v.i. se zam ením na matematické modelování. Absolvent Univerzity Palackého v Olomouci, P írodov decké fakulty, oboru Matematika a její aplikace (Mgr., 2012). Specializuje se na dynamické systémy a jejich aplikace, matematické a statistické modelování. Autor, p íp. spoluautor n kolika p ísp vk v odborných publikacích. V sou asnosti pracuje na projektu Kvantifikace rizika ohro ení dopravní infrastruktury eské republiky p írodními hazardy. 19