Kamienica - RZGW Gdańsk
advertisement
INSTYTUT METEOROLOGII I GOSPODARKI WODNEJ ODDZIAŁ W GDYNI/POZNANIU WYZNACZENIE GRANIC BEZPOŚREDNIEGO ZAGROśENIA POWODZIĄ W CELU UZASADNIONEGO ODTWORZENIA TERENÓW ZALEWOWYCH KAMIENICA CZĘŚĆ OPISOWA Opracowanie wykonane na zlecenie Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Gdańsku IMGW Oddział Morski w Gdyni mgr inŜ. Barbara Cygan mgr Krzysztof Lubomirski mgr Waldemar Stepko mgr Anna Śledzka mgr inŜ. Leszek Kostrzębski Jarosław Płonka mgr Urszula Józwiak Aleksander Dombrowski Adam Kowalewski Hieronim Zalewski Ryszard Moroz Tomasz Szypryt Artur Śliwa Bronisław Ziółtkowski mgr Mieczysław Dąbrowski mgr Tomasz Rogowski mgr Jakub Ordon Autorzy: IMGW Oddział w Poznaniu Dr hab.inŜ. Piotr Kowalczak Prof.IMGW mgr inŜ. Andrzej Hański mgr Robert Siudak mgr inŜ. Tomasz Krukowski mgr inŜ. Maciej Jęch mgr Roman Kurpisz mgr Przemysław Szrama mgr inŜ. Grzegorz Krauze Kierownik tematu Kierownik tematu IMGW Oddział Morski Gdynia IMGW Oddział w Poznaniu 2003/2004 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Spis treści 1. Podstawa opracowania................................................................... 4 2. Zakres opracowania ...................................................................... 5 3. Hydrologia rzeki Kamienicy ............................................................ 8 3.1. Przepływy i stany charakterystyczne w posterunkach wodowskazowych........................................................................... 8 3.2. Przepływy charakterystyczne w charakterystycznych profilach niekontrolowanych ....................................................................... 12 4. Wyznaczenie przekrojów poprzecznych koryt i dolin rzecznych w punktach charakterystycznych.......................................................... 14 5. Obliczenia rzędnych zwierciadła wody przy wykorzystaniu modelu hydraulicznego ............................................................................... 16 6. Opracowanie map cyfrowych zasięgu stref bezpośredniego zagroŜenia powodziowego................................................................................ 20 7. Literatura................................................................................... 26 8. Załączniki................................................................................... 27 Zgodnie z art. 18 ustawy z dnia 17.05.1989 r. – Prawo geodezyjne i kartograficzne (t.j. Dz. U. 2000 r. Nr 100, poz. 1086, ze zm.) rozpowszechnianie, rozprowadzanie rozpowszechniania, rozprowadzania oraz reprodukowanie niniejszych materiałów w celu wymaga zezwolenia Marszałka Województwa. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 2 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Spis tabel Tabela nr 1 Charakterystyka posterunków wodowskazowych w sieci podstawowej IMGW dla rzeki Kamienicy. ........................................ 9 Tabela nr 2. Stany charakterystyczne SSW i SNW. .............................. 10 Tabela nr 3. Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ. ......................... 10 Tabela nr 4. Wykaz przepływów maksymalnych rocznych o określonym prawdopodobieństwie przewyŜszenia dla posterunku Barnowo. ....... 11 Tabela nr 5. Przepływy o określonym prawdopodobieństwie przekroczenia i przepływy SSQ i SNQ przeniesione do punktów charakterystycznych wyznaczonych wg „Podziału Hydrograficznego”. ............................ 13 Tabela nr 6. Zestawienie rzędnych zwierciadła wody w przekrojach poprzecznych............................................................................ 19 Tabela nr 7 Wykaz arkuszy map dla rzeki Kamienicy wykorzystanych w opracowaniu. ............................................................................ 21 Spis rysunków Rys.1. Zastosowanie zasady zachowania energii ................................. 17 Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 3 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA 1. Podstawa opracowania Praca została wykonana na zlecenie Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej w Gdańsku zgodnie z umową nr 35/2003 z dnia 11.07.2003 roku. Celem pracy było wyznaczenie terenów bezpośredniego zagroŜenia powodzią na mapach topograficznych w skali 1: 10 000 Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 4 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA 2. Zakres opracowania Zgodnie z Ustawą Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001r. Art. 82 pkt.1 obszary naraŜone na niebezpieczeństwo powodzi obejmują: 1) obszary bezpośredniego zagroŜenia powodzią, tzn. tereny między wałem przeciwpowodziowym a linią brzegu, strefę wybrzeŜa morskiego oraz strefę przepływów wezbrań zagospodarowania powodziowych przestrzennego na określoną podstawie w miejscowym studium planie określającego w szczególności granice obszarów bezpośredniego zagroŜenia powodzią, 2) obszary potencjalnego zagroŜenia powodzią, obejmujące tereny naraŜone na zalanie w przypadku: a) przelania się wód przez koronę wału przeciwpowodziowego, b) zniszczenia lub uszkodzenia wałów przeciwpowodziowych, c) zniszczenia lub uszkodzenia budowli piętrzących albo budowli ochronnych pasa technicznego. Wymieniona ustawa nie definiuje, dla jakich przepływów naleŜy określać granice Zamawiającym i stref zagroŜenia zgodnie z powodziowego. ogólnie panującymi Po porozumieniu zasadami na z potrzeby opracowania przyjęto następujące załoŜenia: - jako podstawę określenia granic stref zagroŜenia powodziowego uznaje się granice stref A1 i A10, - strefa A1 określa zasięg obszaru zalewowego odpowiadającego wysokiemu powodziowemu przepływowi o objętości przepływu Q, którego prawdopodobieństwo przewyŜszenia wynosi 1%, - strefa A10 zagroŜenia to część strefy powodziowego i A1 o określa najwyŜszym ją zasięg poziomie powodzi odpowiadający przepływowi wysokiemu o prawdopodobieństwie przewyŜszenia p = 10%. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 5 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Zastosowana metodyka wyznaczenia stref zagroŜenia powodziowego zgodna jest z przyjętymi załoŜeniami definiującymi strefy A1 i A10 jak równieŜ ogólnie funkcjonującymi zasadami ich wyznaczania. Polega ona na wyznaczeniu w kolejnych przekrojach poprzecznych rzeki rzędnych zwierciadła wody odpowiadających przepływowi maksymalnemu rocznemu o prawdopodobieństwie przekroczenia p=1% (Qmaxp1%) i p=10% (Qmaxp10%) oraz naniesieniu na mapy topograficzne obszaru zalewu odpowiadającemu tym rzędnym. Obliczenia wykonywane są za pomocą matematycznego modelu jednowymiarowego ruchu wody. Podstawą do obliczeń jest geometria koryta i doliny cieku oraz wielkości maksymalnych rocznych przepływów o prawdopodobieństwie przekroczenia p=1% i p=10% dla poszczególnych odcinków obliczeniowych rzeki. Przeprowadzone prace obejmowały następujące punkty: - wyznaczenia prawdopodobieństwie wartości maksymalnych przewyŜszenia p=1% rocznych i p=10% przepływów w o posterunkach wodowskazowych - przyjęcie za „Podziałem Hydrograficznym Polski” 1983 wielkości powierzchni zlewni w profilach charakterystycznych rzeki - wyznaczenie prawdopodobieństwie wartości maksymalnych przewyŜszenia p=1% rocznych i przepływów p=10% w o profilach charakterystycznych na podstawie przyjętej metodyki przenoszenia informacji z profilu kontrolowanego do niekontrolowanego - zaplanowanie, wykonanie (pomiary geodezyjne) i opracowanie przekrojów poprzecznych koryta i doliny rzeki Kamienicy - wprowadzenie przekrojów poprzecznych do modelu hydraulicznego i przeprowadzenie jego kalibracji - wykonanie obliczeń rzędnych zwierciadła wody dla przepływów maksymalnych rocznych o prawdopodobieństwie przewyŜszenia p=1% i p=10% - naniesienie na podkładowe mapy topograficzne w skali 1:10000 stref zalewu odpowiadających wyznaczonym rzędnym zwierciadła wody ZagroŜenie powodziowe w ujściowym odcinku Kamienicy generowane moŜe być przez wystąpienie wysokich stanów na rzece Słupii. Wartości rzędnych zwierciadła wody strefy A1 i A10 rzeki Słupii stanowiły dolny warunek brzegowy w modelu hydraulicznym rzeki, w którym przeprowadzono obliczenia dla Qmaxp1% i Qmaxp10%. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 6 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Wyznaczone rzędnych zwierciadła wody dla przepływów charakterystycznych SSQ i SNQ przeprowadzono według procedury opisanej powyŜej. Część graficzna opracowania składa się z map granic stref zagroŜenia powodziowego, profilu podłuŜnego oraz przekroi poprzecznych. Mapy zasięgu stref zagroŜenia powodziowego wykonano w systemie GIS. Podkład mapowy stanowiły mapy topograficzne 1:10000 w układzie 1965 przeliczone do układu 1992. Zgodnie z wymaganiami Zamawiającego opracowane zostały dodatkowe wektorowe warstwy tematyczne kilometraŜu, wałów przeciwpowodziowych, budowli mostowych, budowli piętrzących, wodowskazów i granic gmin. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 7 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA 3. Hydrologia rzeki Kamienicy 3.1. Przepływy i stany charakterystyczne w posterunkach wodowskazowych Charakterystyki stanów i przepływów dla rzeki Kamienicy opracowano na podstawie danych z posterunków sieci podstawowej Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Dla rzeki Kamienicy obliczenia hydrologiczne zostały przeprowadzone dla następujących profili wodowskazowych: Rzeka Kamienica: Barnowo. Dla kaŜdego z w/w profili wodowskazowych określono następujące wielkości: - stany charakterystyczne SSW i SNW, - przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ, - przepływy o określonym prawdopodobieństwie przekroczenia (p = 1% i p = 10%). Wartości stanów charakterystycznych średniego z wielolecia SSW oraz średniego niskiego z wielolecia SNW zestawiono dla posterunku Barnowo. Podstawą do ich wyznaczenia było wielolecie 1956-1979. Ciągi obserwacyjne przepływów stanowiące podstawę wyznaczenia charakterystyk obejmowały okres 1951-1980. Do wyznaczenia przepływów prawdopodobnych zastosowana została metoda Kaczmarka. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 8 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Ciąg obserwacyjny przepływów rocznych rzeki Kamienicy w przekroju Barnowo wydłuŜano jawnie poprzez zastosowanie interpolacji i ekstrapolacji metodą określającą zmianę przepływu w funkcji wielkości powierzchni zlewni: Rzeka Kamienica: Barnowo: Przepływy średnie roczne wydłuŜone względem Gałęźni Małej – lata 1951-1965. Tabela nr 1 Charakterystyka posterunków wodowskazowych w sieci podstawowej IMGW dla rzeki Kamienicy. KilometraŜ Pow. Rzeka Przekrój km rzeki podział zlewni hydrogr. IMGW 1983 Kamienica Barnowo Poziom zera Poziom zera wodowsk. wodowsk. Kr60 Kr86 [km] [km2] [km] [m.n.p.m] [m.n.p.m] 0.900 181.70 0.90 77.04 77.00 Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 9 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA PoniŜej zebrano charakterystycznych, tabelarycznie stanów dane dotyczące charakterystycznych oraz przepływów przepływów maksymalnych rocznych o określonym prawdopodobieństwie przewyŜszenia dla rzeki Kamienicy w profilu wodowskazowym Barnowo. Tabela nr 2. Stany charakterystyczne SSW i SNW. Rzeka Kamienica Przekrój Barnowo Powierzchnia zlewni SSW SNW [km] [km2] [cm] [cm] 0.9 181.7 46 33 km rzeki Tabela nr 3. Przepływy charakterystyczne SSQ i SNQ. Rzeka Kamienica Przekrój Barnowo km rzeki Powierzchnia zlewni SSQ SNQ [km] [km2] [m3/s] [m3/s] 0.9 181.7 1.86 1.01 Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 10 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Tabela nr 4. Wykaz przepływów maksymalnych rocznych o określonym prawdopodobieństwie przewyŜszenia dla posterunku Barnowo. p% Przepływ Q [m3/s] Barnowo 0.1 8.83 0.2 8.26 0.5 7.50 1.0 6.93 2.0 6.35 3.0 5.98 5.0 5.55 10.0 4.93 20.0 4.29 30.0 3.87 50.0 3.32 80.0 2.69 90.0 2.47 95.0 2.35 99.0 2.19 100.0 2.08 Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 11 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA 3.2. Przepływy charakterystyczne w charakterystycznych profilach niekontrolowanych Dla profili niekontrolowanych poszczególne wartości przepływów charakterystycznych (Qmaxp1%, Qmaxp10%, SSQ i SNQ) obliczone w profilach wodowskazowych uzyskiwano poprzez interpolację bądź ekstrapolację metodą określającą zmianę przepływu w funkcji wielkości powierzchni zlewni wg wzorów: A Q o = Q w ∗ o Aw Qo = Qw1 + n (1) Qw 2 − Qw1 ( Ao − Aw1 ) Aw 2 − Aw1 (2) gdzie Qo - wartość charakterystyki przepływu w przekroju obliczeniowym, Qw - wartość charakterystyki przepływu w przekroju wodowskazowym, Ao - wielkość powierzchni zlewni zamkniętej przekrojem obliczeniowym, Aw - wielkość powierzchni zlewni zamkniętej przekrojem wodowskazowym n - parametr empiryczny. Do wyznaczenia wartości przepływów SSQ i SNQ przyjęto wartość n = 1, natomiast do obliczenia przepływów maksymalnych o określonym prawdopodobieństwie przekroczenia przyjęto n = 2/3. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 12 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Tabela nr 5. Przepływy o określonym prawdopodobieństwie przekroczenia i przepływy SSQ i SNQ przeniesione do punktów charakterystycznych wyznaczonych wg „Podziału Hydrograficznego”. Nazwa punktu Powierzchnia zlewni Qmaxp1% Qmaxp10% SSQ SNQ [km ] 3 [m /s] 3 [m /s] 3 [m /s] [m3/s] Źródło 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Do mostu na drodze przy Jez. Orlickim 32,20 2,19 1,56 0,33 0,18 Do Poleśnicy 55,50 3,14 2,24 0,57 0,31 Za Poleśnicą 84,90 4,17 2,97 0,87 0,47 Do dopływu z Jez. Chotowskiego 112,00 5,02 3,57 1,15 0,62 Wodowskaz Barnowo 181,70 6,93 4,93 1,86 1,01 Ujście do Słupii 184,80 7,01 4,99 1,89 1,03 2 Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 13 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA 4. Wyznaczenie przekrojów poprzecznych koryt i dolin rzecznych w punktach charakterystycznych. Jednym poprzecznych z etapów koryt realizacji rzecznych w projektu miejscach było wykonanie przekrojów charakterystycznych wraz z charakterystycznymi przekrojami dolinowymi oraz, w oparciu o przekroje poprzeczne koryt rzecznych, wykonanie przekrojów podłuŜnych rzek. Prace pomiarowe na rzekach: Wiśle, Słupii, Skotawie, Kamienicy, Łebie, Łupawie i Piaśnicy wykonano w dniach 10 września – 20 listopada 2003 roku. Do pomiarów geodezyjnych wykorzystano stację tachimetryczną NIKON DTM-501 oraz aparaturę opartą o technikę GPS (Globalny System Pozycyjny). UŜyto odbiorników GPS Trimble 5700 z anteną Zephyr – odbiornik ruchomy i Zephyr Geodetic – odbiornik bazowy z radiową transmisją „sygnału korekcyjnego” w czasie rzeczywistym oraz rejestratora GPS Trimble TSC [ 2, 3, 4, 5 ]. Część pomiarów wykonano pracując w opcji RTK (pomiary w czasie rzeczywistym), a część (postprocessing). wykonując pomiary statyczne w opcji FastStatic Zastosowany sprzęt umoŜliwia wykonanie pomiarów z dokładnością wymaganą przez Instrukcję Techniczną GUGiK G-1-10 oraz pozwala na wykonywanie pomiarów bez konieczności zakładania sieci poligonów. Na zlokalizowanych w terenie profilach poprzecznych wyznaczano po dwa punkty to jest: stanowisko stacji tachimetrycznej oraz punkt namiarowy. Współrzędne tych punktów określano metodą statyczną GPS. Do pomiarów były uŜywane dwa odbiorniki TRIMBLE 5700 pracujące w trybie FastStatic. Stacje bazowe ustawiano na punktach naleŜących do sieci punktów POLREF, których współrzędne w układzie WGS-84 i „1992” wraz z wysokościami elipsoidalnymi otrzymano z Centralnego Ośrodka Dokumentacji Geodezyjno-Kartograficznej w Warszawie. Obliczenia na elipsoidzie WGS-84 wykonano przy pomocy oprogramowania TRIMBLE GEOMATICS OFFICE Version 1.61. RóŜnice wysokości geoidy niwelacyjnej i elipsoidy odniesienia obliczono z modelu „Geoidy niwelacyjnej 2001” wprowadzonej do stosowania przez Głównego Geodetę Kraju. Wyznaczenie tych róŜnic jest konieczne do przeliczeń wysokości elipsoidalnych do obowiązującego układu wysokości. Pomiary na przekrojach wykonano przy pomocy stacji tachimetrycznej NIKON serii DTM-501. Przeliczenia współrzędnych pomiędzy układami „1965” i Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 14 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA „1992” wykonano posługując się oprogramowaniem GEONET_unitrans wersja 8.2. Obliczenia pikiet wykonano programem WinKalk wersja 3.7. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 15 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA 5. Obliczenia rzędnych zwierciadła wody przy wykorzystaniu modelu hydraulicznego Do obliczeń przeprowadzonych dla rzeki Kamienicy wykorzystano model HECRAS (model hydrauliczny autorstwa US Army Corps of Engineers). Jest on jednym z modeli rekomendowanych w opracowaniu E. Nachlik „Strefy zagroŜenia powodziowego”. Oprogramowanie HEC – RAS naleŜy do rodziny HEC (HEC1, HEC2, HEC-RAS) i jest powszechnie stosowane w Europie. Model ten odwzorowuje przepływ ustalony uwzględniając róŜne moŜliwe sytuacje w korycie rzeki. PoniewaŜ analizowane są przepływy z zakresu przepływów wysokich i najwyŜszych, obejmujących zasięgiem zalewu znaczne obszary terenów przybrzeŜnych o zróŜnicowanym zagospodarowaniu – jako wskazane i zalecane do zastosowania w obliczeniach i analizie krzywej zwierciadła wody jest równanie energii mechanicznej. Równanie energii mechanicznej dla dwóch kolejnych poprzecznych przekrojów przepływu przybiera postać α1 v 12 α 2 v 22 Zd1 + h1 + = Zd 2 + h 2 + + he 2g 2g (3) gdzie: h e ⋅Sf + C α1 v 12 α 2 v 22 − 2g 2g (4) gdzie: L - reprezentuje średnią waŜoną odległość między przekrojami, Sf - reprezentuje spadek tarcia pomiędzy dwoma przekrojami, C - jest współczynnikiem kontrakcji lub dyfuzji w zaleŜności od kształtu strumienia w planie. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 16 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Średnia odległość pomiędzy przekrojami obliczona jest ze wzoru: L= LL1−2 ⋅ QL + LG 1−2 ⋅ QG + LP1−2 ⋅ QP Q L + QG + Q P (5) gdzie: LL1-2, LG1-2, LP1-2 - są to odległości pomiędzy przekrojami 1 i 2 liczone wzdłuŜ: lewej terasy, koryta głównego i prawej terasy, Q L , QG , Q P - są to uśrednione dla przekrojów 1 i 2 wartości objętości przepływu odpowiadające: lewej terasie, koryta głównemu i prawej terasie. Rys.1. Zastosowanie zasady zachowania energii Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 17 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Kalibracja modelu polegała na odtworzeniu profilu zwierciadła wody pomierzonego w trakcie pomiarów geodezyjnych. W pierwszym etapie określone zostały wartości przepływów chwilowych przy których dokonywane były pomiary w poszczególnych przekrojach poprzecznych. Wyznaczone zostały one poprzez zastosowanie identycznej metody przenoszenia informacji hydrologicznej z wodowskazów do profili niekontrolowanych jaka stosowano do obliczeń wartości przepływów charakterystycznych i prawdopodobnych. Następnie poszukiwany był taki zestaw współczynników szorstkości w poszczególnych przekrojach poprzecznych za pomocą, którego rzędne zwierciadła wody wzdłuŜ odcinka obliczeniowego były najbardziej zgodne z pomiarami. Tak wyznaczony zestaw współczynników szorstkości stanowił podstawę obliczeń dla przepływów SSQ i SNQ. Dla przepływów przewyŜszenia p=1% maksymalnych i p=10% rocznych przyjmowano o prawdopodobieństwie dodatkowo współczynniki szorstkości dla lewej i prawej terasy zalewowej. W profilach budowli piętrzących jako rzędne górnej wody odpowiadające profilowi zwierciadła wody p=1% i p=10% przyjmowano maksymalny poziom piętrzenia odczytany z pozwoleń wodnoprawnych poszczególnych budowli. Rzędne dla SSQ oraz SNQ przyjęto jako równe pomierzonym w trakcie pomiarów geodezyjnych. W przypadku braku pozwoleń wodnoprawnych dla budowli ich rzędne p=1% i p=10% przyjmowane były równieŜ jako równe pomierzonemu poziomowi piętrzenia. Uzyskane wyniki rzędnych zwierciadła wody dla poszczególnych przepływów w poszczególnych przekrojach przedstawiono w tabeli nr 6. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 18 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Tabela nr 6. Zestawienie rzędnych zwierciadła wody w przekrojach poprzecznych. Nr KilometraŜ przekr. Rz Rz Qmaxp1% Qmaxp10% Nazwa obiektu [km] 31.150 31.000 30.990 30.840 30.650 30.400 30.170 17 16 29.930 27.410 27.100 27.100 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 26.940 25.010 24.000 23.900 23.290 22.750 22.110 21.050 17.590 15.700 13.570 10.250 8.520 8.520 5.160 2.080 1.500 1.500 1.450 1.280 1.280 1.050 1.050 0.940 0.900 0.830 0.590 0.590 0.130 [m.n.p.m] Jez. Kamieniczno EW Ciemno EW Ciemno zbiornik wodny (jezioro Przytarnia) zbiornik wodny (jezioro Przytarnia) jaz Gościniec jaz Gościniec - resztki EW śurawi Młyn - resztki EW śurawi Młyn Jez. Tuchomskie Jez. Tuchomskie jaz jaz jaz Jutrzenka jaz Jutrzenka jaz jaz jaz jaz wod. Barnowo jaz Barnowo jaz Barnowo [m.n.p.m] Rz SSQ [m.n.p.m] Rz SNQ [m.n.p.m] [m.n.p.m 158.90 158.50 157.10 156.85 158.80 158.50 156.95 156.55 158.60 158.50 158.50 158.50 156.76 156.50 156.30 156.20 156.85 156.80 156.80 156.55 156.50 156.50 156.30 156.25 156.25 156.20 156.15 156.15 156.75 151.45 150.95 156.45 151.37 150.95 155.68 151.05 150.95 155.54 151.00 150.95 148.96 148.53 148.02 147.82 148.19 147.07 146.45 146.45 146.40 143.70 142.46 141.28 136.60 133.02 127.95 113.88 107.40 107.10 97.06 83.45 81.65 81.55 81.29 79.70 79.60 78.45 78.45 78.45 78.45 78.07 76.20 76.10 74.92 147.91 146.75 146.14 146.14 146.12 143.45 142.21 141.09 136.40 132.71 127.62 113.51 107.40 106.86 96.77 83.06 81.65 81.34 81.03 79.70 79.50 78.45 78.40 78.30 78.10 77.71 76.20 76.00 74.60 147.42 146.10 145.90 145.90 145.79 142.70 141.37 140.32 135.79 131.89 127.01 112.69 107.40 106.33 96.32 82.35 81.70 80.63 80.23 79.70 79.02 78.45 78.06 77.76 77.56 77.20 76.20 75.54 73.99 147.27 145.93 145.74 145.74 145.66 142.57 141.18 140.18 135.65 131.76 126.85 112.56 107.40 106.15 96.19 82.19 81.70 80.40 80.10 79.70 78.84 78.45 77.86 77.55 77.37 77.05 76.20 75.36 73.80 Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu max pp PW (Kr) 158.16 107.40 81.65 19 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA 6. Opracowanie map cyfrowych zasięgu stref bezpośredniego zagroŜenia powodziowego. Do tworzenia map stref zagroŜenia powodziowego zostały wykorzystane techniki tzw. GIS (Geograficznych Systemów Informacyjnych). Pozwoliło to na stworzenie mapy tematycznej, w której poszczególne elementy składowe mapy zapisane są w oddzielnych warstwach tematycznych. Opracowanie podkładów rastrowych map topograficznych w skali 1:10 000 Podkłady mapowe wykorzystane do tworzenia warstw tematycznych map zagroŜenia powodziowego rzeki Kamienicy stanowiły rastrowe mapy topograficzne w skali 1:10 000 w układzie "PUWG - 1965" zakupione w Wojewódzkiem Ośrodku Dokumentacji Geodezyjnej i Kartograficznej w Gdańsku. Obrazy rastrowe zostały zapisane jako monochromatyczne w formacie TIFF z rozdzielczością 300dpi. W pierwszym etapie obrazy rastrowe zostały zarejestrowane do układu "1965". Rejestrację wykonano w oparciu o cztery punkty kontrolne o znanych współrzędnych dla kaŜdego arkusza mapy. Następnie arkusze poddano rektyfikacji i obcięciu do granic ramki mapy przy pomocy oprogramowania z rodziny ArcGIS, firmy ESRI - ArcInfo 8.2. Rektyfikacja pozwala na trwałe nadanie obrazowi odniesienia przestrzennego oraz korekcję geometryczną na obszarze obrazu. W procesie rektyfikacji dla potrzeb niniejszego projektu wykorzystano metodę najbliŜszego sąsiedztwa. Obrazy rastrowe map topograficznych zostały zapisane w formacie GeoTIFF. Następnie zostały przeliczone do układu PUWG-1992 zgodnie z algorytmami przeliczeniowymi zawartymi w instrukcji "Wytyczne techniczne. G1.10. Formuły odwzorowawcze i parametry układów współrzędnych." Przejścia transformacyjne realizowane były na podstawie następującego schematu: Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 20 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Przy tworzeniu nowych przeliczonych plików wykorzystano metodę interpolacji najbliŜszego sąsiedztwa. W metodzie tej wartość nowego piksela zostaje przypisana na podstawie wartości piksela najbliŜszego do transformowanego. Tabela nr 7 Wykaz arkuszy map dla rzeki Kamienicy wykorzystanych w opracowaniu. Rzeka Kamienica Godło mapy 324.331 324.313 324.311 324.133 323.244 323.242 323.224 Gmina Lipnica Lipnica Tuchomie Tuchomie Tuchomie Borzytuchom Borzytuchom Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu Tuchomie Kołczygłowy Kołczygłowy 21 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Opracowanie warstw tematycznych Na podstawie zgromadzonych materiałów opisowych, pomiarów terenowych, obliczeń hydraulicznych i opracowanych podkładów rastrowych opracowano dla rzeki Kamienicy następujące warstwy tematyczne: - kilometraŜ rzeki, - przekroje poprzeczne doliny i koryta rzeki, - strefy bezpośredniego zagroŜenia powodziowego A1 i A10, - wodowskazy, - budowle hydrotechniczne – budowle piętrzące, - budowle mostowe, - wały przeciwpowodziowe, - granice gmin KilometraŜ Warstwa kilometraŜu została opracowana w celu właściwego odwzorowania odległości pomiędzy poszczególnymi przekrojami poprzecznymi. Wyznaczony został poprzez pomiar odległości w linii nurtu koryta rzeki na podkładach mapowych w skali 1:10 000. Próby określenia lokalizacji przekroi na podstawie kilometraŜu według ”Podziału hydrograficznego Polski” IMGW 1983 prowadziły do występowania niewłaściwych odległości pomiędzy przekrojami. Przyczyny takiego stanu rzeczy upatrywać naleŜy w tym, iŜ kilometraŜ przedstawiony w „Podziale hydrograficznym Polski” opracowany był na podstawie map w skali 1:50000. Zestawienie wartości dla punktów charakterystycznych według kilometraŜu opracowanego na potrzeby niniejszego projektu oraz według „Podziału hydrograficznego Polski” zawarto w zestawieniach na płycie CD. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 22 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Przekroje poprzeczne Typ warstwy – punkty. Warstwa zawiera lokalizację pikiet wysokościowych w poszczególnych przekrojach poprzecznych. Strefy zagroŜenia powodziowego A1 i A10 Rodzaj warstwy – poligon. Podczas realizacji projektu nie dysponowano Numerycznym Modelem Terenu doliny rzeki Kamienicy, który umoŜliwiłby automatyczne wygenerowanie obszaru zalewu dla strefy A1 i A10 za pomocą procedur GIS. Opracowanie stref zagroŜenia obywało się metoda tradycyjną – poprzez „ręczne” naniesienie warstwy wektorowej. Podstawą do wyznaczenia granic stref były punkty pomiarowe przekrojów poprzecznych oraz podkład mapowy ze szczególnym uwzględnieniem informacji o rzeźbie terenu doliny rzeki tj. warstwic i pikiet wysokościowych. Naniesienie warstw wykonano za pomocą narzędzi umoŜliwiających digitalizację na ekranie monitora. Do digitalizacji na ekranie wykorzystano narzędzia dostępne w standardowym pakiecie oprogramowania, jak równieŜ ogólnodostępne narzędzia zamieszczone w Internecie. PoniewaŜ za podstawę wykreślenia granic przyjęto dane wysokościowe z map topograficznych w skali 1:10 000, moŜe powodować to niedokładności zasięgu zalewu w stosunku do map bardziej dokładnych (np. map do celów projektowych). W przypadku wystąpienia w/w niedokładności decyduje rzędna zwierciadła wody. Rzędną moŜna odczytać z tabeli Kamienica-przekrój podłuŜny .xls w katalogu PROFILE_POPRZ_PODL_ZDJ_BUDOWLE na płycie CD. Rzędne pomiędzy punktami załamania moŜna obliczać korzystając z metody aproksymacji liniowej (jest to linia prosta). Wodowskazy Typ warstwy – punkty. Warstwa lokalizacji posterunków wodowskazowych Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej została opracowana na podstawie danych własnych IMGW. Budowle hydrotechniczne – budowle piętrzące Typ warstwy – punkty. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 23 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Warstwę lokalizacji budowli piętrzących opracowano na podstawie materiałów przekazanych przez OKI RZGW Gdańsk, pomiarów terenowych jak równieŜ informacji pozyskanych w powiatach oraz gminach na terenie, których znajdowały się budowle. Budowle mostowe Typ warstwy – punkty. Warstwa lokalizacji budowli mostowych opracowana została na podstawie map podkładowych w skali 1:10 000 oraz pomiarów terenowych. Wały przeciwpowodziowe Typ warstwy – linia. Warstwa lokalizacji wałów przeciwpowodziowych opracowana została na podstawie map podkładowych w skali 1:10 000. Gminy Typ warstwy – linia. Warstwa przebiegu granic pomiędzy gminami. RóŜnica pomiędzy przebiegiem granic gmin na mapach topograficznych, a wektorową warstwą podziału administracyjnego wynika z wykorzystania jako źródła danych dla warstwy wektorowej map topograficznych w mniejszej skali tzn. 1: 100 000. Stąd teŜ granice w formie wektorowej nie są tak dokładne jak granice jednostek administracyjnych przedstawione na podkładowych mapach topograficznych 1:10 000. Część geometryczna wektorowych warstw tematycznych została uzupełniona o tabele danych atrybutowych dla poszczególnych obiektów. Aby uniknąć błędów powstałych podczas tworzenia warstw wektorowych poddano je procedurze czyszczenia i budowania. Pozwala to na wyeliminowanie „wiszących węzłów”, niedociągnięć itp. Wszystkie warstwy wektorowe zostały zapisane w formacie *.shp (programu ArcView). Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 24 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA Wydruki Kompozycje map zawierających obrazy rastrowe map topograficznych oraz zestawy danych wektorowych zostały wydrukowane barwnie. Obszar wydruku map jest zgodny z obszarem podkładowych map topograficznych w skali 1:10 000. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 25 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA 7. Literatura 1. Bajkiewicz-Grabowska E., Magnuszewski A., Mikulski Z., Hydrometria, PWN, Warszawa 1993 2. IMPEXGEO, Instrukcja Obsługi Rejestratora GPS Trimble TSCe. 3. IMPEXGEO, Odbiorniki GPS 5700. 4. IMPEXGEO, Oprogramowanie Rejestratora GPS Trimble TSCe Survey Conntroller v.10.6. Podstawowe informacje uŜytkownika. 5. IMPEXGEO, Oprogramowanie TRIMBLE GEOMATICS OFFICE. 6. IMPEXGEO, TOTAL STATION Seria DTM – 501, Instrukcja obsługi. 7. Kietlińska Z., Walczak S., Miernictwo w Budownictwie Lądowym i Wodnym, WSziP, Warszawa 1997. 8. Kosiński W., Geodezja, Wyd. SGGW, Warszawa 2002. 9. Nachlik E., Kostecki S., Gądek W., Stochmal R. „Strefy zagroŜenia Powodziowego“ Biuro Koordynacji Projektu Banku Światowego, Wrocław 2000 10. Ozga-Zielińska M., Brzeziński J., Hydrologia stosowana, PWN, Warszawa 1994. 11. Pasławski Z., Metody Hydrometrii Rzecznej, IMGW, WKiŁ, Warszawa 1973. 12. Praca zbiorowa pod kier. Juliusza Stachy, Podział Hydrologiczny Polski, IMGW, Warszawa 1986. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 26 Wyznaczenie granic bezpośredniego zagroŜenia powodzią w celu uzasadnionego odtworzenia terenów zalewowych - KAMIENICA 8. Załączniki • • Profile: o podłuŜny o poprzeczne – cz. I Mapy granic stref bezpośredniego zagroŜenia powodzią na rzece Kamienica • Opracowanie w formie elektronicznej na płycie CD Zawartość płyty: 1. Katalog "Opracowanie" zawiera dokument w formacie *.doc z opisową częścią projektu. 2. Katalog "Profile_poprz_podl_zdj_budowle" zawiera pliki w formacie *.xls z danymi dotyczącymi przekrojów poprzecznych, przekroju podłuŜnego oraz budowli i pozwoleń wodno-prawnych. Ponadto podkatalogi: - "Kamienica podłuŜny z a-cad" - profile podłuŜne, - "Kamienica poprzeczne z a-cad"- profile poprzeczne, zapisane w formatach *.dxf, *.dwg, *.txt i *.jpg oraz - "Zdjęcia-budowle hydro Kamienica" - zdjęcia budowli hydrotechnicznych w formacie *.jpg, 3. Katalog "Warstwy_map" zawiera podkatalogach warstwy wektorowe w formacie *.shp: - "budowle_drogowe" - lokalizacja mostów drogowych, - "budowle_hydrotechniczne"- lokalizacja budowli hydrotechnicznych, - "kilometraz" - warstwa punktowa kilometraŜu rzeki, - "obwałowania" - lokalizacja obwałowań, - "posterunki_wodowskazowe" - lokalizacja posterunków wodowskazowych, - "przekroje_poprzeczne" - lokalizacja punktów pomiarowych przekroi poprzecznych, - "strefy" - zasięg stref zagroŜenia powodziowego, oraz podkatalog: - "rastry" - warstwy rastrowe podkładów topograficznych w formacie *tif. 4. Katalog "Wydruki" zawiera w podkatalogach ("eps", "jpg") przygotowane do wydruku kompozycje map w formatach *.eps i *.jpg Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Gdyni/Poznaniu 27
