Exogenní rizikové jevy hydrologické Povodně Zaplavení pobřežních oblastí Tsunami

Transkript

1 Exogenní rizikové jevy hydrologické Povodně Zaplavení pobřežních oblastí Tsunami Povodně Povodeň výrazné zvýšení hladiny řeky způsobené náhlým zvětšením průtoku nebo zmenšením průtočnosti koryta Průběh povodně = výsledek odtoku vody z povodí + postupu vody v korytě nebo inundačním území!!! vliv má charakter říční sítě!!! negativní vliv: antropogenní ovlivnění - regulace vodních toků - napřímení = zrychlení odtoku - zpevnění koryta (skalní bloky, vyzdění) = snížení infiltrační plochy - zastavění inundačního území - výstavba vodních nádrží riziko protržení hráze Typy povodní Podle příčin (vzniku): z intenzivních srážek (např. monzunové deště) z tání sněhové pokrývky z tání ledovců a sněhu nad sněžnou čárou přirozeným vzdutím hladiny (ledové bariéry) antropogenní příčiny (protržení hráze) Přirozená povodeň = povodeň způsobená přírodními jevy, zejména táním, dešťovými srážkami nebo chodem ledů, kdy dojde k přechodnému výraznému zvýšení hladiny vodních toků nebo jiných povrchových vod, při kterém voda již zaplavuje území mimo koryto vodního toku a může způsobit škody; přirozenou povodní je i stav, kdy voda může způsobit škody tím, že z určitému území nemůže dočasně přirozeným způsobem odtékat nebo její odtok je nedostatečný, případně dochází k zaplavení území při soustředěném odtoku srážkových vod Zvláštní povodeň = povodeň způsobená umělými vlivy, zejména poruchou vodního díla, která může vést až k jeho havárii (protržení) nebo nouzovým řešením kritické situace na vodním díle.

2 Základní charakteristiky povodní Tvar povodně - lze vyjádřit hodnotami průtoků (nebo vodních stavů) - Určují: počátek = pata povodňové vlny vrcholení = kulminační průtok (Q max) ukončení = rychlý pokles průtoků přechod v minimální výkyvy Doba trvání povodně směrem po toku se často zvětšuje Objem povodně = celkové množství vody, které odteče v určitém profilu za dobu trvání povodně Rychlost průběhu povodňových vln - určuje se z doby, za kterou povodeň proběhne mezi 2 vodoměrnými stanicemi - doba se určí z rozdílu mezi časem kulminačního průtoku v obou stanicích N-letá voda Podle platné názvoslovné normy vyjadřují tzv. N-leté hodnoty průměrnou dobu opakování nějakého hydrologického jevu. V případě povodní jde o posouzení extrémnosti kulminačního průtoku. Hodnoty se zjišťují analýzou dlouhodobých časových řad pozorování. 100-letá povodeň je taková povodeň, jejíž kulminační průtok je v dlouhodobém průměru dosažen nebo překročen 1 krát za 100 let. Jde o statistickou charakteristiku, nikoli predikční. Tudíž neplatí, že v případě výskytu 100-leté povodně se další povodeň této velikosti či vyšší vyskytne až za 100 let.!!!neplatí lineární úměra mezi jednotlivými hodnotami N-letých vod. Čili hodnota 100-leté povodně není dvojnásobkem 50-leté povodně, hodnota 500-leté povodně není 5násobkem 100- leté povodně a podobně. Pro orientaci hodnoty N-letých průtoků na Vltavě ve stanici Praha-Chuchle jsou: Q 1 = 856 m 3 /s Q 5 = m 3 /s Q 10 = m 3 /s Q 50 = m 3 /s Q 100 = m 3 /s Kulminačnímu průtoku Q = 5160 m 3 /s v Praze dne 14. srpna 2002 byla přiřazena doba opakování N = let.

3 Další podrobnější vysvětlení podle ČHMÚ: Reciproční hodnotou doby opakování je periodicita. Průměrná periodicita 100-leté povodně je p = 0,01. To znamená, že průtok této velikosti nebo větší má pravděpodobnost výskytu 1% v každém běžném roce (tedy i v roce následujícím po předchozí 100-leté povodni). Naopak není vůbec jisté, že se 100-letá povodeň během období dlouhého 100 let vůbec vyskytne. Z používané metodiky výpočtu vyplývá, že 100-letá nebo vyšší povodeň se teoreticky vyskytne za období dlouhé 100 let s pravděpodobností 63,4 %, za období 200 let s pravděpodobností 86,6 % a až za období 500 let s pravděpodobností 99,3 %. Nasycenost území - charakteristika, která významně ovlivňuje reakci povodí na spadlé srážky a průběh odtoku - V hydrologické praxi nejčastěji hodnocena tzv. indexem předcházejících srážek Antecedent Precipitation Index API) Je počítán pomocí vztahu: kde n znamená celkový počet dní před výskytem příčinné srážky, i je pořadí dne počítané nazpět ode dne, ke kterému je API určován, C je evapotranspirační konstanta, pro naše podmínky obvykle C = 0,93, P je denní úhrn srážek v milimetrech v i-tém dni před výskytem příčinné srážky Dlouhodobé příčiny povodní - souvisí s neschopností krajiny pojmout nebo zadržet vodu - při jejich řešení je naprosto nutná spolupráce vodohospodářů, zemědělců a ekologů * ztráta krajiny retenčních schopností, * narovnání toku řek, * likvidace slepých ramen toků, * znečištění koryt řek, * hluboká orba, * zaorání mezí, * neodborná výsadba zemědělských plodin, * odlesňování Protipovodňová opatření Technická Regulace odtoku Výstavba ochranných hrází Výstavba umělých poldrů Organizační a legislativně Systém předpovědní a povodňové služby Systém právních norem a opatření: povodňové plány, manipulační řády vodních děl, předpovědní služby Zalesnění horních částí povodí Přírodě blízká opatření Obnova přirozeného režimu vodních toků Zalesnění horních částí povodí Minimalizace zástavby v inundačních územích

4 Systém předpovědní a povodňové služby - nejzávažnější problém: dostatečně přesná a v čase i prostoru lokalizovaná předpověď extrémních srážek je pro současné prognostické modely z hlediska zájmů varovné povodňové služby jedním - částečně řeší: modely - přímou operativní aplikací srážkových úhrnů, vhodné podpoření modelové předpovědi dalšími argumenty v tzv. postprocessingu Povodně na území ČR Území ČR - v oblasti mírného klimatického pásu s pravidelným ročním cyklem teplot a srážek mimo dlouhodobých výkyvů jsou krátkodobé změny počasí způsobovány častými přechody atmosférických front, které od sebe oddělují teplejší a studenější vzduchové masy, a jsou většinou doprovázeny srážkami povodňová sezonalita: v povodí Odry se vyskytují na větších tocích extrémní povodně pouze v letní polovině roku na rozdíl od ostatních povodí na území ČR (Labe, Vltavy a Moravy), kde je hlavní nebo podružné maximum pozorováno převážně v březnu s podstatným vlivem tání sněhové pokrývky maximum četností výskytu povodní bývá v červenci - v tomto měsíci jsou také naměřené denní srážkové úhrny vůbec nejvyšší a nejčetnější v oblasti Beskyd tato oblast je relativně zatížena největší pravděpodobností vzniku povodní (v rámci ČR) povodí Odry příčina extremity povodní (obvykle červenec): většinou souvisí s postupem cyklony ze severní Itálie do jižního Polska - vzájemné působení hydrosynoptických zvláštností, postupu těchto cyklon, jejich vertikální struktury, vlhkostního obsahu, orografických vlivů návětří Moravskoslezských Beskyd a Jeseníků + možný nálevkový efektu Moravské brány Typy povodní v ČR zimní a jarní povodně způsobené táním sněhové pokrývky: nejčastěji se vyskytují na podhorských tocích; letní povodně způsobené dlouhotrvajícími regionálními srážkami: vyskytují se obvykle na všech tocích v zasaženém území (př. povodeň v červenci 1997 v povodí Odry, Moravy a horního Labe); 2010 (Frýdlantsko, Liberecko); 2013 (povodí Labe a Vltavy letní povodně způsobené krátkodobými srážkami velké intenzity: zasahují poměrně malá území a mohou se vyskytovat kdekoli na malých tocích, katastrofální důsledky mají zejména na sklonitých povodích vějířovitého tvaru (př. povodně na Stěnavě na Broumovsku a horní Metuji v červnu 1979 nebo na Dědině a Bělé na Rychnovsku v červenci 1998); zimní povodňové situace způsobené ledovými jevy na tocích: vyskytují se v místech ke vzniku ledových nápěchů a ledových zácp (př. povodeň na Berounce, Cidlině a Ohři v lednu 1982) Historicky významné povodně v ČR Nejstarší doklady: z přelomu 11. a 12. století od 19. století: v tehdejším Rakousko-Uhersku zřízena síť vodoměrných stanic Nejstarší každodenní měření vodních stavů byla zahájena v roce 1825 na Vltavě v Praze Od té doby byly zaznamenány ničivé povodně v roce 1845, 1862 a 1890 na dolním toku Vltavy. Mimořádnou událostí byly intenzivní srážky z května mj. vznik Mladotického jezera

5 v povodí Lužické Nisy a Jizery: 29. července 1897 na Nové Louce v Jizerských horách: srážkový rekord: 345 mm srážek za 24 hodin 1954 na Vltavě 1997 povodí Moravy a povodí horního Labe, Jizery a Metuje 2002 povodí Vltavy a Labe 2009 bleskové povodně Severní Morava, 2010 Liberecko, Frýdlantsko 2013 povodí Vltavy a Labe Historicky významné povodně v letech povodí kulminační průtok (v m 3 /s) škody (v mld Kč) 1997 (červenec) Morava, Odra, Labe , (červenec) Metuje, Bělá, Zdobnice, 270 1,8 10 Dědina 2000 (březen) Labe, Orlice, Jizera 350 3, (červenec) Labe, Doubrava - 1, (srpen) Vltava, Labe, Dyje ,2 16 počet obětí 2009 (červen - červenec) Jižní Čechy, Novojičínsko 2010 (srpen) Frýdlantsko, Ústecko 2013 (červen) Vltava, Labe, Ohře N100 8,5 10,1 15 5

6 Povodeň červenec 1997 (4. 8. července 1997, července 1997) Podle Souhrnné zprávy projektu: Vyhodnocení povodňové situace v červenci 1997 (ČHMÚ, 2013) Počáteční meteorologickou příčinou povodňové situace ve střední Evropě byla zvlněná studená fronta, jejíž postup od jihozápadu se v prostoru Alp zpomalil a studený vzduch se údolím řeky Rhôny dostal do severozápadního Středomoří. Vytvořila se prohlubující se tlaková níže, která při svém přesunu k severovýchodu byla zdrojem vydatných srážek, zvláště ve východní části ČR a jižního Polska. Postupující tlaková výše z Azorských ostrovů k jižní Skandinávii zablokovala a ovlivnila tak směr dalšího postupu této tlakové níže, která pak setrvávala ve stacionární poloze nad jižním Polskem. To bylo další meteorologickou příčinou, která vedla k historicky výjimečně dlouhému trvání vydatných srážek na území ČR s následkem vzniku první povodňové epizody v době od 4. července do 8. července Mezi tlakovou výší a níží došlo k výraznému zesílení tlakového gradientu zároveň se zvýšením rychlosti větru ze severních směrů. V důsledku toho se významně projevil návětrný efekt na severně a severovýchodně orientovaných svazích hor severní Moravy a Slezska. U druhé srážkové epizody byla cyklogeneze zpočátku odlišná, později, tj , však vedla ke splynutí dvou frontálních systémů, z nichž jeden postupoval přes střední Evropu a druhý přes západní Středomoří k východu. Pak byl až do další synoptický vývoj již velmi podobný prvnímu případu. Tato epizoda byla však srážkově mírnější. Z hlediska hydrosynoptického je setrvání povodňové cyklony v oblasti jižního Polska po dobu pěti dní zcela ojedinělé, od začátku tohoto století se tato situace nikdy nevyskytla. Jde rovněž o dosud největší naměřené srážkové úhrny s takovým trváním na území ČR za posledních 120 let. Extrémní srážky v červenci 1997 zasáhly především severní Moravu, dále pak Krkonoše, severní část Českomoravské vrchoviny a Orlické hory. Nejvyšší hodnoty naměřených srážek se vyskytly na hřebenech horských oblastí. Nejvyšší měsíční úhrn byl naměřen na Lysé hoře (812 mm, tj. 412 % normálu). Nejvýznamnější srážky se vyskytly ve dvou epizodách v době od 4. července do 8.července a od 17. července do 21. července a způsobily tomu odpovídající dvě epizody povodní. Zcela mimořádný byl velký plošný a časový rozsah extrémních srážek na severní Moravě. Od 3.července do 8. července1997 zde spadlo 2,3 km 3 vody na plochu km 2. Nejvyšší plošný průměr srážek byl zaznamenaný v povodí Odry (267 mm na ploše 4662 km 2 ). Srážky druhé povodňové epizody byly podstatně slabší a v porovnání s první epizodou představovaly pouze 30 až 50 % jejích srážkových úhrnů. Povodeň Rychnovsko (1998) od 13. do období prakticky bez srážek (od pozdních odpoledních hodin do časných ranních hodin) intenzivní bouřková činnost doprovázená intenzivními srážkami: Deštné v Orlických horách (204 mm; maximální intenzita srážek 60 mm/hodinu); Bílý Újezd-Hroška (196 mm); Běleč nad Orlicí (163 mm) nejvíce zasažená povodí: celé povodí Dědiny, horní a střední část povodí Bělé, horní část povodí Divoké Orlice, povodí Orlice a střední a dolní část povodí Metuje

7 Povodeň (srpen 2002) 1.vlna srážek: nejvyšší srážkové úhrny v jižní části Šumavy a Novohradských hor mm, extrémně: mm 2.vlna srážek: zasaženy celé Čechy (včetně Orlických hor) a severní Morava; největší srážkové úhrny (za 3 dny): Krušné hory mm (Cínovec: 400 mm), Jižní Čechy mm (Prachatice 200 mm) Povodně (červen a červenec 2009) několik povodňových událostí na různých místech státu, které probíhaly nezávisle a hydrologicky se vzájemně neovlivňovaly byly spojeny jednou příčinnou meteorologickou situací Novojičínsko (24. 6.), Jesenicko a Rychlebské hory (26. 6.), povodí Blanice a Volyňky (27. 6.), Kamenice a dolní Ploučnice (1., 2. a 4. 7.), Fulnek (2. 7.), Dolní Bory - Oslava (2. 7.) Počet obětí: 15

8 Povodně (2013) tři navazující vlny 1 vlna: (Středočeská pahorkatina, + SZ + SV Čech) 2. vlna: intenzivní lokání srážky (zejména Jižní Čechy): června vlna: června 2013 (v oblasti Krkonoš, Jizerských hor a Českomoravské vrchoviny úroveň 20 až 50leté povodně (i stoleté) zasaženo bylo celkem 970 obcí na celém území ČR Povodně v Evropě Povodně na Dunaji příklad Slovensko v souvislosti s táním sněhu v Alpách v souvislosti s intenzivními letními bouřkami. Doposud největší byla povodeň v roce 1501, kdy průtok dosahoval m3/s. Evidované katastrofální povodně byly v letech 1850, 1854, 1897, 1899, 1965 a Povodeň může trvat od několika dní (3 dni v roce 1991) po několik měsíců (3 měsíce v roce 1965) Historicky zaznamenaný rozdíl maximálních a minimálních úrovní hladiny je: v Bratislavě 10 metrů, v Komárně 7 metrů maximální rozkyv hladiny je 3,0 metrů za 24 hodin. Historické povodně (květen 1965)

9 Povodně na Mississippi Řeka rozvodňující se opakovaně Protipovodňová opatření: km protipovodňových zábran, přesto se řeka i dnes čas od času rozvodní Nejhorší povodeň za posledních 150 let byla na Mississippi v červnu roku 1993 Více než dvě třetiny hrází řeka rozvodněná silnými dešti buď prorazila nebo přes ně přetekla. o život přišlo 50 lidí a jich ztratilo domov voda pokryla km 2 země Povodně Chuang-che Qa = nepravidelný, u ústí se pohybuje kolem až m³/s výjimečným fenoménem je vysoký obsah částic unášených vodou (průměrně 36 kg/m³) Nejhorší záplavy v Číně Již přes let se proti nim Číňané pokouší bránit stavěním hrází a kopáním kanálů, které by vodu ze záplav odváděly Při rozvodnění řeky v roce 1887 zahynulo 2 mil. lidí Při záplavách v roce 1931 přišlo o život 3,7 mil. lidí V roce 1938 kolem 0,5 milionu Povodně v soutokové oblasti Gangy a Brahmaputry Ganga Délka toku: km; P = km² včetně Brahmaputry má povodí rozlohu km² Qa = až m³/s (1 200 km³ za rok) Problém: povodně + tropické cyklony Brahmaputra Délka toku: km; P = km² Qa = m³/s

10 Systém protipovodňové ochrany v ČR Strategie ochrany před povodněmi pro území ČR (přijata Usnesením vlády č. 382 ze dne ) 2007 Plán hlavních povodí (schválen Usnesením vlády ČR č. 562 ze dne 23. května 2007) Následně: MŽP ČR - koncepce přírodě blízkých protipovodňových opatření (z roku 2007) Zpracováno pro: vybraná prioritní povodí (povodí Nežárky, Dědiny, Ploučnice, Opavy, Bečvy, Dyje, Svratky, ) Strategie: preventivní opatření pro ochranu před povodněmi = nejefektivnější formou ochrany, efektivní preventivní opatření je nutné uplatňovat systémově v ucelených (hydrologických) povodích + s ohledem na provázání vlivu jednotlivých opatření podél vodních toku, pro efektivní ochranu před povodněmi je třeba nalézt vhodnou kombinaci opatření v krajině, která zvyšují přirozenou akumulaci a retenci vody v území a technických opatření k ovlivnění povodňových průtoků Povodňový plán základní dokument ochrany před povodněmi slouží ke koordinaci činností v daném území v době povodňové situace = souhrn organizačních a technických opatření, potřebných k odvrácení nebo zmírnění škod při povodních na životech a majetku občanů a společnosti a na životním prostředí řeší ochranu určitého území, nemovitosti a realizace stavby povodňové plány menších celků musí být v souladu s povodňovým plánem vyššího stupně povodňové plány obcí - zpracovávají orgány obcí, v jejichž územních obvodech může dojít k povodni; povodňové plány správních obvodů obcí s rozšířenou působností - zpracovávají obce s rozšířenou působností; povodňové plány správních obvodů krajů - zpracovávají příslušné orgány krajů v přenesené působnosti ve spolupráci se správci povodí; povodňový plán České republiky - zpracovává Ministerstvo životního prostředí pro území České republiky Stupně povodňové aktivity při povodňových a ledových jevech: 1. stav bdělosti = nastává při nebezpečí povodně, za nebezpečí povodně se považuje: dosažení určeného stavu na vybraných hlásných profilech, stanoveného v povodňových plánech; dosažení mezních hodnot sledovaných jevů a skutečností z hlediska bezpečnosti vodního díla. Při tomto stupni je zahajována činnost hlásné a hlídkové služby. 2. stav pohotovosti = vyhlašuje se v době vlastní povodně na základě údajů hlídkové služby a zpráv předpovědní a hlásné služby. Nejčastěji: při dosažení určeného stavu na vybraných hlásných profilech, stanoveného v povodňových plánech. Při tomto stupni: aktivizují se povodňové orgány a další účastníci ochrany před povodněmi; podle možnosti se provádějí opatření ke zmírnění průběhu povodně podle povodňového plán

11 3. stav ohrožení = vyhlašuje při: dosažení určeného stavu na vybraných hlásných profilech, stanoveného v povodňových plánech; bezprostředním nebezpečí ohrožení majetku a životů v záplavovém území; Při tomto stupni se provádějí zabezpečovací a podle potřeby záchranné práce Varovný systém v Německu Na základě povodní v Německu na Rýně a Mosele vznikla z iniciativy Spolkových zemí metodika "Hlavní směry pro budoucí ochranu před povodněmi od r se problematikou povodní zabývá také Mezinárodní komise na ochranu Rýna (IKSR) Zásady metodiky - Metodika rozlišuje 4 skupiny možných protiopatření: 1) zcela vyloučit využívání povodněmi ohrožovaných území 2) netechnická opatření (agrotechnická, lesotechnická, zachování původních údolních niv) 3) hydrotechnická opatření 4) tolerovat povodňová nebezpečí Varovný systém v Evropě poskytuje nejdůležitější informace potřebné pro prevenci před následky extrémních projevů počasí očekávaných v rámci Evropy: Varuje před možným výskytem nebezpečných jevů jako jsou vydatné deště s rizikem povodní, intenzivní bouře, vítr o síle vichřice, vlny horka, lesní požáry, mlhy, sněžení nebo extrémní ochlazení se sněhovými vánicemi, laviny či silná vlnobití v pobřežních oblastech.