Spis treści:
Wstęp
Ryzyko występowania powodzi w miastach jest zwiększone z powodu wysokiej gęstości zaludnienia i znaczących wartości związanych z nieruchomościami, takimi jak transport, mieszkania, usługi czy infrastruktura przemysłowa. Wiele czynników przyczynia się do powodzi miejskich, gdzie gwałtowne i obfite opady deszczu mogą stwarzać wyzwania w efektywnym zarządzaniu ryzykiem powodziowym. W przypadkach nieprzewidywalnych opadów, zarządzanie tym ryzykiem może korzystać z danych o geomorfologii terenu oraz jego przepuszczalności. Niniejsze studium skupia się na badaniu metod oceny ryzyka powodziowego w miastach, wykorzystując cyfrowe modele terenu i systemy informacji geograficznej. Zidentyfikowano predykatory miejskich zalewów, w tym obszary nizinne, tereny bez systemów odprowadzających wodę oraz miejsca z dużymi różnicami w wysokościach. Głównym źródłem danych o historycznych powodziach są działania straży pożarnej, które służą do potwierdzania zalewów identyfikowanych na podstawie analizy terenu. Określenie lokalizacji obszarów narażonych na powodzie oraz tworzenie na ich podstawie precyzyjnych map jest istotne dla planowania przestrzennego i zarządzania powodziami na poziomie lokalnym.
Rozwiązania skupiające się na zagospodarowaniu wody deszczowej produkuje Firma Navotech, zapraszamy do zapoznania się ze szczegółami tych rozwiązań: https://navotech.com.pl/oferta/zagospodarowanie-wody-deszczowej/
Opis problemu wody deszczowej w miastach
Geomorfologiczne uwarunkowania terenu odgrywają kluczową rolę w kształtowaniu gruntów, co stanowi fundamentalny element w planowaniu użytkowania przestrzeni. Charakterystyka morfologiczna oraz morfometryczna terenu, ograniczająca eksploatację, jest tak samo istotna jak zagrożenie procesami erozji i akumulacji. W kontekście zurbanizowanych obszarów, coraz częściej obserwujemy zjawisko powodzi miejskich, które manifestują się szczególnie w rejonach o intensywnych opadach czy na sąsiednich niższych terenach, często niezwiązanych z tradycyjnymi sieciami hydrograficznymi.
Powodzie te, wywołane intensywnymi opadami deszczu lub nagłymi przełomami pogodowymi, mogą prowadzić do gwałtownych fal powodziowych w małych zlewniach, niosąc za sobą poważne konsekwencje materialne. Na przykład w Polsce, szacowane straty w wyniku powodzi mogą sięgnąć nawet 120 000 zł na kilometr kwadratowy zlewni. Zjawisko to jest nasilane przez postępującą urbanizację, która znacząco ogranicza zdolność terenów miejskich do zatrzymywania wody.
W obliczu tych strat, na arenie międzynarodowej podnoszona jest kwestia zabezpieczenia miast, zgodnie z 11. celem zrównoważonego rozwoju. Światowa Organizacja Meteorologiczna oraz inne gremia naukowe podkreślają wagę problemu ekstremalnych zjawisk meteorologicznych i hydrologicznych w kontekście urbanizacji. Podczas ostatniego Światowego Kongresu Meteorologicznego zwrócono uwagę na konieczność integrowania usług meteorologicznych i środowiskowych z planowaniem miejskim.
Zarządzanie ryzykiem powodziowym w miastach jest zatem zadaniem skomplikowanym, wymagającym holistycznego podejścia i interdyscyplinarnej współpracy. Miasta muszą stawić czoła nie tylko bezpośrednim skutkom powodzi, ale również długoterminowym konsekwencjom dla różnych sektorów miejskich, w tym dla systemów wodociągowych i kanalizacyjnych. Dyrektywa powodziowa oferuje definicję powodzi, która obejmuje różne ich typy, jednakże należy zauważyć, że powodzie miejskie wymagają szczególnej uwagi i adaptacji definicji do realiów miejskich.
Powodzie w miastach, zdefiniowane jako wynik silnych opadów o krótkim czasie trwania, różnią się od powodzi błyskawicznych. Chociaż oba te zjawiska są łączone krótkotrwałością, mają odmienne konsekwencje i wymagają różnych metod zapobiegania i łagodzenia skutków.
Badania nad demografią europejską pokazują, że urbanizacja będzie postępować, a do 2050 roku większość populacji będzie mieszkać w obszarach miejskich. W związku z tym, istotne staje się zapewnienie zrównoważonego rozwoju i bezpieczeństwa dla rosnącej liczby mieszkańców miast, co wymaga przemyślanej strategii zarządzania ryzykiem powodziowym oraz adaptacji infrastruktury do zmieniających się warunków klimatycznych i środowiskowych.
Jak przeprowadzano badania?
W obliczu rosnącego ryzyka powodzi spowodowanych intensywnymi opadami deszczu, badania przeprowadzone przez ekspertów przed wprowadzeniem pierwszych planów zarządzania ryzykiem powodziowym rzuciły światło na zagrożenia dotykające polskie gminy. Ponad połowa z nich uznała, że powódź powierzchniowa związana z deszczem i podnoszenie się poziomu wód gruntowych stanowi główną przyczynę szkód. Inne gminy wskazywały na zastoje wodne na obszarach niemających systemów drenażowych. Niemniej jednak, zjawiska takie jak powolny wzrost poziomu rzek czy gwałtowne powodzie rzeczne również były często zgłaszane.
Analizując dane z lat 2010-2018, zaobserwowano brak spójnego rejestru zdarzeń związanych z powodziami opadowymi w Polsce. Informacje o lokalizacji i skutkach powodzi są rozproszone pomiędzy różnymi instytucjami, co utrudnia pełne zrozumienie skali problemu. Jako dodatkowe źródło danych posłużyła baza interwencji Państwowej Straży Pożarnej, oferująca wgląd w obszary najbardziej narażone na zagrożenie.
W ramach projektu badawczego zrealizowanego przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, skonstruowano mapę gęstości powodzi opadowych, wykorzystując metodę szacowania funkcji gęstości jądrowej. Wyniki pokazały, że największe ryzyko występuje w południowej i południowo-zachodniej Polsce, choć izolowane punkty krytyczne widoczne są w całym kraju.
Rozważając zarządzanie ryzykiem powodziowym, ważne jest uwzględnienie czynników takich jak losowość opadów, morfologia obszaru oraz stopień jego uszczelnienia. W badaniach geomorfologicznych przy użyciu GIS, analizuje się topografię terenu w celu identyfikacji obszarów szczególnie zagrożonych powodzią. Narzędzia GIS, wykorzystywane m.in. w analizach DTM, pozwalają na szczegółowe badanie morfometryczne terenu.
Na koniec, studium przypadku Gdańska, miasta o unikatowym ukształtowaniu geomorfologicznym, staje się fundamentem dla dalszych prac metodologicznych, mających na celu lepsze zrozumienie i zarządzanie ryzykiem powodzi opadowych.
Wyniki badań
W obliczu narastającej problematyki powodzi miejskich, najnowsze badania podkreślają konieczność priorytetowego traktowania określonych stref w celu efektywniejszego zarządzania kryzysowego. Nowatorska metoda klasyfikacji obszarów zagrożonych uwzględnia stopień uszczelnienia terenu, co bezpośrednio wpływa na zatrzymanie wody deszczowej i potencjalne zagrożenia dla otaczającej infrastruktury.
Wykorzystując dane z bazy Urban Atlas 2012, eksperci dokonali selekcji obszarów o różnym stopniu zagęszczenia miejskiej zabudowy. Kluczowym narzędziem w tej klasyfikacji stały się technologie geoprzetwarzania, które umożliwiły precyzyjne oddzielenie i analizę terenów podatnych na zalewania.
Podczas badania, zastosowanie znalazły również techniki GIS, wspierając identyfikację najbardziej ryzykownych punktów, takich jak nisko położone przejścia podziemne czy piwnice. Dane dotyczące interwencji straży pożarnej w wyniku intensywnych opadów deszczu posłużyły jako solidne potwierdzenie wniosków z analizy.
Badania wykazały, że choć miejska infrastruktura komplikuje wyznaczanie zagrożonych stref, istniejące narzędzia i dane pozwalają na stosunkowo precyzyjne oznaczenie terenów narażonych na powódź. Zastosowana metodologia ma za zadanie nie tylko ułatwić identyfikację ryzyka, ale również wspierać planowanie miejskie w kontekście przeciwdziałania skutkom katastrof naturalnych.
W kontekście globalnej dostępności danych, jak podkreślają naukowcy, możliwe jest zastosowanie metody na szerszą skalę, co otwiera drogę do ogólnokrajowych analiz zagrożenia powodziowego. Niemniej jednak, dla bardziej szczegółowych, lokalnych studiów, niezbędne jest uwzględnienie dodatkowych danych, takich jak historyczne układy cieków wodnych czy stan systemów odprowadzania wody.
Celem opracowanej metodologii jest nie tylko diagnostyka, ale przede wszystkim działanie prewencyjne, mające na celu zmniejszenie ryzyka powodziowego w przyszłości.
Wnioski z badań
W świetle rosnących zagrożeń powodziowych w obszarach zurbanizowanych, prezentowane badania rzucają światło na innowacyjne podejście do identyfikacji najbardziej narażonych terenów. Metoda, skupiając się na intensywnie zabudowanych miejskich lokacjach z dominacją uszczelnionych powierzchni, ukazuje potencjalne straty infrastrukturalne oraz prywatne, które mogą wyniknąć z zalewu obszarów o małej powierzchni.
Podstawą analizy stały się obszary Gdańska – miasta leżącego nad Bałtykiem, które według scenariuszy klimatycznych na lata 2081-2100, może doświadczyć znacznego wzrostu poziomu morza. Użyte do badań narzędzia hydrodynamiczne, takie jak MIKE FLOOD, posłużyły do opracowania szczegółowych map zagrożeń powodziowych, które w przeszłości skoncentrowane były głównie na powodziach rzecznych.
Zastosowanie narzędzi GIS, jak te oferowane przez ArcGIS, umożliwiło zidentyfikowanie terenów niezabezpieczonych przed powodzią bez potrzeby korzystania z zaawansowanego modelowania hydraulicznego. Dodatkowo, model zarządzania wodami burzowymi Agencji Ochrony Środowiska (SWMM), stosowany w Stanach Zjednoczonych, został przywołany jako przykład zaawansowanego narzędzia do oceny funkcjonowania systemów odwadniających.
Warto podkreślić, że analizy te mogą służyć nie tylko do oceny ryzyka, ale również jako narzędzie wspomagające zarządzanie kryzysowe, które obejmuje wczesne ostrzeganie, reakcję i przygotowanie do ewentualnych katastrof. Zrozumienie i prawidłowe wykorzystanie danych, takich jak informacje o interwencjach straży pożarnej, może znacząco podnieść efektywność planowania przestrzennego i zarządzania kryzysowego w przypadku wystąpienia powodzi.
Należy zaznaczyć, że skuteczność proponowanej metodologii jest uzależniona od jakości i dostępności danych, a także od świadomości społeczeństwa i odpowiedniego przygotowania informacji, które mogą ograniczać potencjalne straty. Przygotowanie społeczeństwa do ewentualnych sytuacji kryzysowych, poprzez dostarczanie wiedzy i zaleceń, jest kluczowe dla minimalizacji skutków katastrof naturalnych.
