ATLAS RIZIK LABE - ZPRACOVÁNÍ MAP POVODŇOVÉHO NEBEZPEČÍ A MAP POVODŇOVÝCH RIZIK - PILOTNÍ PROJEKT NA ŘECE JIZEŘE

Transkript

1 ATLAS RIZIK LABE - ZPRACOVÁNÍ MAP POVODŇOVÉHO NEBEZPEČÍ A MAP POVODŇOVÝCH RIZIK - PILOTNÍ PROJEKT NA ŘECE JIZEŘE J. Skořepa mapy povodňového nebezpečí, mapy povodňových rizik, flood hazard mapping, flood risk mapping, Úvod V rámci mezinárodního projektu LABEL zařazeného do programu CENTRAL EUROPE, ve kterém je Povodí Labe, státní podnik jedním z projektových partnerů, byl zpracován pilotní projekt Atlas rizik Labe - zpracování map povodňového nebezpečí a map povodňových rizik - pilotní projekt na řece Jizeře. Cílem bylo nalézt úspornou a přitom dostatečně spolehlivou metodu pro řešení map povodňových nebezpečí a rizik v souladu s článkem 6 odst. 3-5 směrnice Evropského parlamentu a Rady 2007/60/ES a požadavky na hodnocení úrovně protipovodňového ochrany v oblasti povodí Horního a středního Labe. Legislativní podklady Česká republika jako členský stát Evropské unie se zavázala plnit postupy pro implementaci směrnice Evropského parlamentu a Rady 2007/60/ES ze dne 23. října 2007 o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik během období a zavést šestileté plánovací cykly pro zvládání povodňových rizik. Účelem této směrnice je stanovit rámec pro vyhodnocování a zvládání povodňových rizik s cílem snížit nepříznivé účinky na lidské zdraví, životní prostředí, kulturní dědictví a hospodářskou činnost, které souvisejí s povodněmi. Směrnice byla transponována do novely zákona č. 254/2001 Sb., o vodách, ve znění pozdějších předpisů, konkrétně do 64a, a prováděcích předpisů. Předběžné vyhodnocení povodňových rizik má vliv jak na operativní opatření ochrany před povodněmi řešené v hlavě IX, tak na proces plánování v oblasti vod řešený v hlavě IV. Tato směrnice je doplňkovou směrnicí k směrnici Evropského parlamentu a Rady 2000/60/ES ustavující rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky a proces implementace i cyklus plánování by měl být řešen ve vzájemném souladu. Mapy povodňového nebezpečí a mapy povodňových rizik budou vytvořeny pro cca km úseků vodních toků v ČR, které byly vybrány na základě předběžného vyhodnocení povodňových rizik. Jejich zpracování má být dokončeno do Následně bude podána zpráva Evropské komisi o zpracování těchto map za ČR. Mapy povodňového nebezpečí a mapy povodňových rizik budou následně sloužit jako podklad pro zpracování plánů pro zvládání povodňových rizik, které budou vytvořeny za 3 české části mezinárodních povodí Labe, Odry a Dunaje. Plány pro zvládání povodňových rizik mají být dokončeny do a věcně i časově se tak připojí k plánům povodí. Pilotní projekt je zpracován dle Metodiky tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik vytvořené VÚV T. G. Masaryka. Zájmové území Zpracování je situováno na toku Jizera v úseku Mladá Boleslav - Turnov. Jedná se o ř. km 35,6 až 83,5, tj. celkem je v projektu řešeno 47,9 km vodního toku. Tento úsek toku zahrnuje záplavové území vymezené na základě různých geodetických podkladů a různých modelů proudění. Cílem bylo navrhnout dostatečně spolehlivou a přesnou metodu zpracování map povodňového nebezpečí a map povodňových rizik za předpokladu použití různých vstupních podkladů a softwarových nástrojů. Území je rozděleno na čtyři úseky, z nichž dva jsou řešeny 2D hydraulickým modelem MIKE 21C, jeden hydraulickým modelem MIKE 11 a jeden hydraulickým modelem HEC-RAS.

2 Zpracování a vyhodnocení podkladů Z dostupných dat (např. fotogrametrického zaměření, laserscanu, doplněn ze ZABAGED a geodetických dat) byl v úseku Mladá Boleslav - Turnov vytvořen digitální model terénu (DMT). který byl zpracován v rozsahu předpokládaného maximálního zaplavení pro povodňový průtok Q500. Byly vytvořeny hydraulické modely a vypočteny úrovně hladin povodňových průtoků pro scénáře Q5, Q20, Q100 a Q500 (v úseku toku Mladá Boleslav - Mnichovo Hradiště v modelu Mike 11, v úseku Mnichovo Hradiště - Turnov v modelu HEC-RAS, na území měst Mladá Boleslav a Turnov v modelu Mike 21). Mapy rozsahu povodně (Q5, Q20, Q100 a Q500) byly vytvořeny průnikem 3D plochy vodní hladiny a digitálního modelu terénu. Mapy povodňového nebezpečí Mapy povodňového nebezpečí zobrazující hranice rozlivů, které jsou zobrazovány jako uzavřené polygony. Vzhled polygonů je uveden níže na obrázku. Byl přidán i rozliv pro Q5 ve formátu (R/G/B) =135/168/0.

3 Mapy hloubek vznikly u 1D modelů Mike 11 a HEC-RAS odečtením vypočítaného digitálního modelu hladiny a digitálního modelu terénu, zatímco u 2D modelu Mike 21 jsou hloubky přímým výstupem z matematického modelu. Hloubky jsou vykreslovány v 5 intervalech, kdy hranice prvních dvou intervalů ( 0,0 m ; 0,5 m a 1,0 m ) jsou závazné a třetí hraniční hodnota (přednastavená na 1,5 m a 2,0 m ) je volitelná (podle potřeby lze přednastavenou hodnotu zvýšit). Oproti Metodice tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik vytvořené VÚV T. G. Masaryka byla přidána jedna hraniční hodnota, tzn. intervalů je celkem 6. Důvodem byla celková přehlednost mapy. Mapy hloubek a rychlostí (výstupy z 1D modelů Mike 11 a HEC-RAS) představují jednoduchou izopletovou mapu doplněnou bodovou symbolikou rychlostí, kde barva kruhového symbolu reprezentuje interval rychlosti. Výstupem z programového prostředí Mike 11 jsou průměrné průřezové rychlosti vázané na osu koryta toku a k jednotlivým příčným profilům. Pro podrobnější rozdělení rychlostí v rámci příčného profilu je zapotřebí rozdělení profilu na koryto a inundace. V programovém prostředí HEC-RAS je možné dopočítat rozdělení rychlostí v korytě a na více úsecích levé i pravé inundace.

4 Barva symbolů pro jednotlivé rychlostní intervaly odpovídá barvě adekvátních intervalů pro plochy v mapách rychlostí (přímé výstupy z 2D modelu Mike 21). Rychlosti jsou vykreslovány ve 4 intervalech s hraničními hodnotami 0,0 ; 0,5, 1,0 a 1,5 m/s. mapa hloubek a rychlostí zpracovaná 1D modelem HEC-RAS

5 mapa rychlostí zpracovaná 2D modelem Mike 21 Postupy vyjádření povodňového rizika Hodnocení ohrožení a povodňového rizika záplavových uzemí je prováděno pomocí tzv. metody matice rizika (Řiha a kol., 2005). Tato metoda je jedním z nejjednodušších postupů pro hodnocení potenciálního ohrožení a rizika v záplavových uzemích. Metoda nevyžaduje kvantitativní odhad škody způsobené vybřežením vody z koryta, ale vyjadřuje povodňové riziko pomocí škálování. Kvantifikace povodňového nebezpečí - výpočet intenzity povodně (IP) Intenzita povodně (IP) vyjadřuje ničivou sílu vody při povodni v zaplaveném území. Je funkcí hloubky vody (H [m]) a rychlosti proudící vody (v [m/s]). Tuto funkci lze vyjádřit maticí rizika, která definuje velikost intenzity povodně pro každé místo (x, y) zaplavené vodou. Vstupními údaji pro výpočet intenzity povodně jsou hodnoty hloubek a rychlostí vody pro dané N-leté průtoky v záplavovém území. Výpočet intenzity povodně je třeba provést pro všechny sledované scénáře povodňového nebezpečí (podle N-letosti kulminačních průtoků - standardně pro dobu opakování 5, 20, 100 a 500 let). Výsledkem výpočtů jsou rastrová data, ve kterých každá buňka rastru obsahuje údaj o intenzitě povodně pro jednotlivé povodňové scénáře. Pokud jsou k dispozici pouze výsledky 1D modelů, je pole rychlostí vody v záplavovém území představováno pouze hodnotami průřezových rychlostí v jednotlivých příčných profilech, resp. jejich dílčích částech. V takovémto případě je třeba provést expertní odhad rozložení rychlostí větších než 1 m/s v záplavovém území. Pokud rychlost vody dosahuje nižších hodnot, není ve výpočtu intenzity povodně uvažována.

6 Stanovení povodňového ohrožení Stanovení míry ohrožení Hi (x, y) je funkcí pravděpodobnosti výskytu povodně Pi a intenzity povodně IPi (x, y). Výsledky hodnot rastrových map obsahujících míru ohrožení jsou prezentovány pomocí čtyř kategorií (1 - reziduální ohrožení, 2 - nízké ohrožení, 3 - střední ohrožení a 4 - vysoké ohrožení). Tyto kategorie jsou určeny na základě vypočítané hodnoty H, intenzitě povodně IP a pravděpodobnosti výskytu P. Graficky je toto děleni znázorněno na následujícím obrázku.

7 Vzniknou tak rastrové mapy nabývajících hodnot od 1 do 4 pro všechny posuzované scénáře. Výsledná mapa ohrožení představuje maximální hodnoty (nejnepříznivější stav) ze všech scénářů: Stanovení míry ohrožení Hi (x, y) vychází z hodnot IP pro jednotlivé scénáře. Pro každou buňku rastru bude stanoveno ohrožení v rozmezí 4 (vysoké) až 1 (reziduální), (funkce ohrožení, IP, P). Tento postup se opakuje pro jednotlivé povodňové scénáře. Vyhodnoceni maximální hodnoty ohrožení H pro jednotlivé dílčí ohrožení Hi - výsledkem je rastrový soubor obsahující maximální hodnoty ohrožení H ve studovaném území. Mapy ohrožení Výsledné maximální hodnoty ohrožení se zobrazují pomocí barevné škály do mapy ohrožení. Záplavové území je tak rozčleněno z hlediska povodňového ohrožení. Toto členění umožňuje posouzení vhodnosti stávajícího nebo budoucího funkčního využití ploch a doporučení na omezení případných aktivit na plochách v záplavovém území s vyšší mírou ohrožení (viz předchozí tabulka). Mapa ohrožení představuje georeferencovanou rastrovou mapu v požadovaném měřítku a formátu. Míra povodňového ohrožení je zobrazována čtyřmi barvami, kdy pro vysoké, střední a nízké ohrožení je použito krytí 60 %, a pro reziduální ohrožení krytí 40 %. Pokud programové vybavení neumožňuje odstupňovat krytí jednotlivých barev, používá se i pro reziduální ohrožení hodnota 60 %.

8 Stanovení zranitelnosti území Základním podkladem pro stanovení zranitelnosti jsou informace o způsobu využití území založené především na Územně plánovací dokumentaci (ÚPD), a to její grafické části - hlavním výkresu, který může být k dispozici ve formě vektorových dat, rastrových dat či jen v papírové podobě. Může také nastat situace, že obec nemá zpracovaný územní plán, popř. je značení neaktuální. Zranitelnost území je pak třeba stanovit či dopřesnit na základě dalších zdrojů informací, jako je např. ZABAGED, katastrální mapa, webové stránky obcí, mapové portály na internetu, terénní šetření apod. Další podklad vhodný pro zpracování zranitelnosti jsou územně analytické podklady (ÚAP). Územně analytické podklady jsou novým nástrojem územního plánování. Jsou obdobou dřívějších průzkumů a rozborů, které se od dnešních ÚAP liší tím, že stav území byl zjišťován jednorázově za účelem zpracování ÚPD pro jedno správní území obce. Dnešní ÚAP jsou povinně pořizovány a průběžně aktualizovány pro území obcí s rozšířenou působností a krajů, z čehož vyplývá zpracování dvojí podrobnosti. Podobně jako v územním plánu jsou plochy, které vyjadřují kategorie zranitelnosti území, řešeny ve 3 časových aspektech (ne nutně jsou u všech ploch využity všechny aspekty). Tyto odpovídají: současnému stavu; návrhovým plochám a plochám výhledovým. Při vlastním zobrazení jsou uvedené časové aspekty od sebe odlišeny typem výplně a obrysu plochy kategorie zranitelnosti.

9 V rámci rizikové analýzy je třeba v některých kategoriích vyčlenit a znázornit tzv. citlivé objekty. Jedná se o objekty, ve kterých je zvýšená koncentrace obyvatel se specifickými potřebami při evakuaci (např. školská zařízení, nemocnice, ústavy sociální péče). Dále to mohou být zařízení, jejichž vyřazení z provozu v případě zasažení povodní může výrazným způsobem omezit fungování celé obce (např. rozvodny elektrické energie, tlakové stanice plynu, zásobárny a úpravny pitné vody apod.). Pokud to vyžaduje konkrétní situace v analyzovaném území, je možné rozšířit kategorie pro citlivé objekty, je však třeba tuto skutečnost uvést v dokumentaci postupu provedené rizikové analýzy. Citlivé objekty jsou znázorňovány pomocí bodových značek umístěných v ploše odpovídající kategorii zranitelnosti území. Stanovení povodňového rizika Povodňové riziko se stanovuje průnikem informací o povodňovém ohrožení a zranitelnosti území. Pro jednotlivé kategorie zranitelnosti území je stanovena míra přijatelného rizika. Mapy povodňových rizik Mapy povodňového rizika pak zobrazují plochy jednotlivých kategorií využití území, u kterých je překročena míra přijatelného rizika. Uvnitř každé takové plochy jsou vyznačeny dosažené hodnoty ohroženi v barevné škále odpovídající míře přijatelného rizika. Takto identifikovaná území představují exponované plochy při povodňovém nebezpečí odpovídající jejich vysoké zranitelnosti. U těchto

10 ploch je nutné další podrobnější posouzení jejich rizikovosti z hlediska zvládání rizika (snížení rizika na přijatelnou míru). Pokud je k dispozici digitální ÚPD v takové formě, aby bylo možné je zahrnout do zpracování mapy rizika, doporučuje se pro lepší orientaci v analyzovaném území zobrazovat i tzv. nerizikové plochy příslušného využití území v potlačené barevnosti. Výchozí barva i vzorek odpovídají kategorii zranitelnosti území a časovému aspektu. Superpozice ploch může být podstatným parametrem v rozhodování o typu protipovodňových opatření.

11 Závěr V rámci projektu Atlas rizik Labe - zpracování map povodňového nebezpečí a map povodňových rizik - pilotní projekt na řece Jizeře bylo ověřeno využití 1D a 2D matematických modelů pro zpracování map povodňového nebezpečí a map povodňových rizik, přičemž byly zjištěny nedostatky a výpočetní omezení 1D matematických modelů. Na řešeném úseku byla ověřena časová i finanční náročnost zpracování výstupů dle Metodiky tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik vytvořené VÚV T. G. Masaryka. Pilotní projekt byl podkladem pro vytvoření Standardizačního minima pro zpracování map povodňového nebezpečí a povodňových rizik vyhotovené firmou VRV, a.s. ve spolupráci s firmou DHI a.s., které je unifikovaným minimem pro úspěšné zpracování map na úrovni státních podniků Povodí a splnění povinnosti ČR podávat zprávy Evropské komisi. V současné době bylo na základě zkušeností z pilotního projektu zahájeno na správním území Povodí Labe, státní podnik zpracování projektu Tvorba map povodňového nebezpečí a povodňových rizik v oblasti povodí Horního a Středního Labe a uceleného úseku Dolního Labe, které zahrnuje celkem 40 řešených úseků toků s významným povodňovým rizikem na 29 vodních tocích v celkové délce 1009 km. Autor Ing. Jiří Skořepa; Povodí Labe, státní podnik; skorepaj@pla.cz