Zasięg stref zagrożenia powodziowego dla przepływów maksymalnych o prawdopodobieństwie przewyższenia 1% i 10% na odcinku rzeki Redy od jeziora Orle do wodowskazu Wejherowo oraz rzeki Bolszewki na odcinku od wodowskazu Bolszewo do ujścia do Kanału Redy ZLECENIODAWCA: Urząd Gminy Wejherowo, os. Przyjaźni 6, 84-200 Wejherowo WYKONAWCA: Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska AUTORZY OPRACOWANIA: doc. dr inż. Elżbieta Wołoszyn dr hab. inż. Michał Szydłowski dr inż. Wojciech Szpakowski dr inż. Piotr Zima GDAŃSK wrzesień 2008 SPIS TREŚCI: I. CZĘŚĆ OGÓLNA .................................................................................................................. 6 I.1. PODSTAWA OPRACOWANIA ....................................................................................... 6 I.2. CEL I ZAKRES PRACY .................................................................................................. 7 I.3. LITERATURA ORAZ WYKORZYSTANE MATERIAŁY .................................................. 8 I.4. OPIS ZADANIA ............................................................................................................ 12 I.4.1. Wprowadzenie ......................................................................................................... 12 I.4.2. Opis ogólny zlewni oraz systemu wodnego Redy i Bolszewki ................................. 14 I.4.3. Opis węzła wodnego Kanał Redy – Bolszewka – Stara Reda ................................. 15 I.4.4. Opis węzła wodnego Bolszewo ............................................................................... 17 I.4.5. Opis ujścia Bolszewki .............................................................................................. 18 I.5. PRZYJĘTA METODYKA OBLICZEŃ I POMIARÓW .................................................... 21 I.5.1. Obliczenia hydrologiczne ......................................................................................... 22 I.5.1.1. Wyznaczenie przepływów charakterystycznych w przekrojach kontrolowanych wodowskazowych ........................................................................................................... 22 I.5.1.2. Wyznaczenie przepływów charakterystycznych w przekrojach niekontrolowanych ........................................................................................................................................ 23 I.5.2. Określenie oporów przepływu w korycie i na terasach zalewowych ........................ 25 I.5.2.1. Wprowadzenie .................................................................................................... 25 I.5.2.2. Pomiary terenowe ............................................................................................... 26 I.5.3. Obliczenia hydrauliczne ........................................................................................... 28 I.5.4. Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego ........................................................ 29 II. WYZNACZENIE PRZEPŁYWÓW CHARAKTERYSTYCZNYCH I MAKSYMALNYCH PRAWDOPODOBNYCH ORAZ STREF ZAGROŻENIA POWODZIOWEGO W KANALE REDY, STARYM KORYCIE REDY I RZECE BOLSZEWCE ................................................. 30 II.1. CHARAKTERYSTYKA HYDROLOGICZNA ZLEWNI RZEK REDY I BOLSZEWKI .... 30 II.1.1. Charakterystyka ogólna zlewni i rzeki Redy ........................................................... 30 II.1.2. Geomorfologia zlewni ............................................................................................. 31 II.1.3. Gleby ...................................................................................................................... 32 II.1.4. Użytkowanie ziemi i zagospodarowanie terenu ...................................................... 32 II.1.5. Warunki hydrogeologiczne ..................................................................................... 32 II.1.6. Charakterystyka hydrograficzna i meteorologiczna zlewni rzeki Redy ................... 32 II.1.7. Jeziora w zlewni Redy ............................................................................................ 34 II.1.8. Opady atmosferyczne w zlewni rzeki Redy ............................................................ 34 II.1.9. Charakterystyka hydrologiczna – przekroje wodowskazowe .................................. 38 II.1.10. Przepływy charakterystyczne główne w przekrojach kontrolowanych .................. 40 II.1.11. Przepływy charakterystyczne w przekrojach niekontrolowanych.......................... 40 2 II.2. OBLICZENIE PRZEPŁYWÓW MAKSYMALNYCH O OKREŚLONYM PRAWDOPODOBIEŃSTWIE PRZEWYŻSZENIA.............................................................. 42 II.2.1. Przepływy maksymalne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia w przekrojach wodowskazowych ......................................................................................... 42 II.2.2. Przepływy maksymalne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia – wyniki obliczeń w przekrojach niekontrolowanych ............................................................ 51 II.3. IDENTYFIKACJA HYDRAULICZNYCH PARAMETRÓW KORYT CIEKÓW .............. 53 II.4. OBLICZENIA HYDRAULICZNE .................................................................................. 55 II.4.1. Wyniki obliczeń profilu zwierciadła wody w Kanale Redy ....................................... 58 II.4.2. Wyniki obliczeń profilu zwierciadła wody w Starej Redzie ...................................... 77 II.4.3. Wyniki obliczeń profilu zwierciadła wody w rzece Bolszewce................................. 86 II.5. WYZNACZENIE STREF ZAGROŻENIA POWODZIOWEGO ..................................... 98 II.5.1. Zagrożenie powodziowe w zlewni Redy ................................................................. 98 II.5.2. Wyznaczanie stref zagrożenia powodziowego ..................................................... 100 II.5.2.1 Strefy zagrożenia powodziowego dla rzeki Redy (Kanał Redy) od km 25+270 do km 31+735 .................................................................................................................... 101 II.5.2.2 Strefy zagrożenia powodziowego dla rzeki Bolszewki od km 0+000 do km 2+840 ...................................................................................................................................... 104 III. PODSUMOWANIE I WNIOSKI ....................................................................................... 106 SPIS TABEL: Tab.II.1.1. Zestawienie większych cieków zlewni Redy ......................................................... 33 Tab.II.1.2. Opady średnie z wielolecia 1952 – 1990 w przekrojach charakterystycznych zlewni rzeki Redy ........................................................................................................ 35 Tab.II.1.3. Wodowskazy sieci IMGW ...................................................................................... 38 Tab.II.1.4. Przepływy charakterystyczne w przekrojach wodowskazowych rzeki Redy i Bolszewki.................................................................................................................... 40 Tab.II.1.5. Zestawienie przepływów charakterystycznych głównych w wybranych przekrojach rzek Redy i Bolszewki ................................................................................................. 41 Tab.II.2.1. Największe przepływy roczne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia jako kwantyle funkcji prawdopodobieństwa alternatywy, rzeka Reda, wodowskaz Wejherowo.................................................................................................................. 44 Tab.II.2.2. Największe przepływy roczne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia jako kwantyle funkcji prawdopodobieństwa alternatywy rzeka Reda, przekrój Zamostne.................................................................................................................... 47 3 Tab.II.2.3. Największe przepływy roczne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia jako kwantyle funkcji prawdopodobieństwa alternatywy rzeka Bolszewka, przekrój Bolszewo .................................................................................................................... 50 Tab.II.3.1. Zestawienie wyników pomiarów natężenia przepływu, prędkości średniej, spadku zwierciadła wody oraz obliczonych współczynników oporu n w przekrojach pomiarowych na rzece Bolszewce ............................................................................. 53 Tab.II.3.2. Zestawienie wyników pomiarów natężenia przepływu, prędkości średniej, spadku zwierciadła wody oraz obliczonych współczynników oporu n w przekrojach pomiarowych w Kanale Redy oraz w starym korycie Redy ........................................ 54 Tab.II.3.3. Zestawienie przyjętych w obliczeniach współczynników szorstkości .................... 54 Tab.II.4.1. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla rzeki Redy – Kanał Redy wykonanych programem HEC-RAS ................................................................................................ 58 Tab.II.4.2. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla koryta Starej Redy wykonanych programem HEC-RAS ................................................................................................................... 77 Tab.II.4.3. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla rzeki Bolszewki wykonanych programem HECRAS ............................................................................................................................ 86 Tab.III.1. Strefy zagrożenia powodziowego Reda - Kanał Redy .......................................... 109 Tab.III.2. Strefy zagrożenia powodziowego Stara Reda ...................................................... 111 Tab.III.3. Strefy zagrożenia powodziowego Bolszewka ....................................................... 112 SPIS RYSUNKÓW: Rys. I.4.1 Granice zlewni Redy, Bolszewki i cieków sąsiednich wg [14] ................................ 12 Rys. I.4.2 System wodny rzeki Redy i Bolszewki z naniesionym aktualnym kilometrażem wg IMGW 2005 ................................................................................................................ 13 Rys.II.1.1. Położenie rzeki Redy (Atlas samochodowy Polski) ............................................. 30 Rys.II.1.2. Mapa hydrograficzna zlewni Redy (wg B. Wróbel, 1966 r., Stosunki wodne zlewni Redy i Zagórskiej Strugi [9]) ............................................................................ 36 Rys.II.1.3. Schemat sieci hydrograficznej rzeki Redy (wg Atlasu podziału hydrograficznego Polski 2005r, [14])....................................................................................................... 37 Rys. II.2.1 Obserwowane przepływy Qmax Wejherowo dla okresu zimowego ........................ 43 Rys. II.2.2 Obserwowane przepływy Qmax Wejherowo dla okresu letniego ............................ 43 Rys. II.2.3 Wyniki dla metody alternatywy dwóch niewykluczających się zdarzeń niezależnych, rzeka Reda, wodowskaz Wejherowo (tab. II.2.1) ................................ 45 Rys. II.2.4 Obserwowane przepływy Qmax Zamostne dla okresu zimowego .......................... 46 Rys. II.2.5 Obserwowane przepływy Qmax Zamostne dla okresu letniego .............................. 46 Rys. II.2.6 Wyniki dla metody alternatywy dwóch niewykluczających się zdarzeń niezależnych , rzeka Reda, wodowskaz Zamostne (tab. II.2.2) ................................. 48 4 Rys. II.2.7 Obserwowane przepływy Qmax Bolszewo dla okresu zimowego ........................... 49 Rys. II.2.8 Obserwowane przepływy Qmax Bolszewo dla okresu letniego............................... 49 Rys. II.2.9 Wyniki dla metody alternatywy dwóch niewykluczających się zdarzeń niezależnych , rzeka Bolszewka , wodowskaz Bolszewo (tab. II.2.3) ........................ 51 Rys.II.4.1. Profil podłużny rzeki Redy (wynik z programu HEC-RAS) .................................... 59 Rys.II.4.2. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla rzeki Redy ..................................................... 60 Rys.II.4.3. Profil podłużny koryta Starej Redy (wynik z programu HEC-RAS) ....................... 78 Rys.II.4.4. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla koryta Starej Redy ........................................ 79 Rys.II.4.5. Profil podłużny rzeki Bolszewki (wynik z programu HEC-RAS) ............................ 87 Rys.II.4.6. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla rzeki Bolszewki ............................................. 88 Rys.III.1. Mapa stref zagrożenia powodziowego, skala 1: 10 000 ....................................... 117 SPIS FOTOGRAFII: Fot.1. Stara Reda na wysokości ujścia Bolszewki ................................................................. 20 Fot.2. Ujście Bolszewki do Kanału Redy, km 27+870 ............................................................ 20 Fot.3. Odcinek łączący Kanał Redy ze starą Redą ................................................................ 20 Fot.4. Jaz ulgi, Kanał Redy km 27+800 ................................................................................. 20 Fot.5. Stara Reda poniżej ujścia Bolszewki ........................................................................... 20 Fot.6. Połączenie Starej Redy z Kanałem Redy km 26+300.................................................. 20 5 I. CZĘŚĆ OGÓLNA I.1. PODSTAWA OPRACOWANIA Podstawę opracowania stanowi umowa Nr WILiŚ/F/365/BZ/2008 zawarta pomiędzy Urzędem Gminy Wejherowo, os. Przyjaźni 6, 84-200 Wejherowo, reprezentowanym przez Wójta Gminy Wejherowo mgr. Jerzego Kępkę a Politechniką Gdańską, Wydziałem Inżynierii Lądowej i Środowiska , ul. Narutowicza 11/12, 80-952 Gdańsk, reprezentowanym przez Dziekana Wydziału dr hab. inż. Ireneusza Kreję. Zgodnie z Ustawą Prawo Wodne z dnia 18 lipca 2001 r., tekst jednolity Dz. U. z 2005 r. Nr 239, poz. 2019 z późniejszymi zmianami, Dział V, Ochrona przed powodzią i suszą, Art. 79, ustęp 2, na obszarach służących przepuszczaniu wód powodziowych istnieją duże ograniczenia w ich wykorzystywaniu. Jak stanowi Prawo wodne: Art. 79 : „2. Dla potrzeb planowania ochrony przed powodzią dyrektor regionalnego zarządu gospodarki wodnej sporządza studium ochrony przeciwpowodziowej, ustalające granice zasięgu wód powodziowych o określonym prawdopodobieństwie występowania oraz kierunki ochrony przed powodzią, w którym, w zależności od sposobu zagospodarowania terenu oraz ukształtowania tarasów zalewowych, terenów depresyjnych i bezodpływowych, dokonuje podziału obszarów na: 1) obszary wymagające ochrony przed zalaniem z uwagi na ich zagospodarowanie, wartość gospodarczą lub kulturową, 2) obszary służące przepuszczeniu wód powodziowych, zwane dalej "obszarami bezpośredniego zagrożenia powodzią", 3) obszary potencjalnego zagrożenia powodzią.”… oraz dalej: „Art.82. 1. Obszary bezpośredniego zagrożenia powodzią obejmują: 1) tereny między linią brzegu a wałem przeciwpowodziowym lub naturalnym wysokim brzegiem, w który wbudowano trasę wału przeciwpowodziowego, a także wyspy i przymuliska, 2) obszar pasa nadbrzeżnego w rozumieniu ustawy o obszarach morskich Rzeczypospolitej Polskiej i administracji morskiej, 6 3) strefę przepływów wezbrań powodziowych określoną w planie zagospodarowania przestrzennego na podstawie studium, o którym mowa w art. 79 ust. 2…… i dalej „Art. 83. 1. Obszary potencjalnego zagrożenia powodzią obejmują tereny narażone na zalanie w przypadku: 1) przelania się wód przez koronę wału przeciwpowodziowego, 2) zniszczenia lub uszkodzenia wałów przeciwpowodziowych, 3) zniszczenia lub uszkodzenia budowli piętrzących albo budowli ochronnych pasa technicznego. 2. Na obszarach, o których mowa w ust. 1, dyrektor regionalnego zarządu gospodarki wodnej może, w drodze aktu prawa miejscowego, wprowadzić zakazy, o których mowa w art. 40 ust. 1 pkt 3, o ile jest to uzasadnione potrzebą ochrony wód, lub zakazy, o których mowa w art. 82 ust. 2, o ile jest to uzasadnione względami bezpieczeństwa ludzi i mienia. Art. 84. Obszary, o których mowa w art. 79 ust. 2, uwzględnia się przy sporządzaniu planu zagospodarowania przestrzennego województwa, studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego gminy, miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego oraz decyzji o lokalizacji inwestycji celu publicznego oraz decyzji o warunkach zabudowy.”……... I.2. CEL I ZAKRES PRACY Celem pracy jest wyznaczenie zasięgu stref zagrożenia powodziowego dla przepływów maksymalnych o prawdopodobieństwach przewyższenia p=1% i 10 % na rzece Redzie (Kanał Redy) od wypływu z jeziora Orle do wodowskazu Wejherowo oraz na ujściowym odcinku rzeki Bolszewki w rejonie wsi Bolszewo od wodowskazu Bolszewo do ujścia rzeki do Kanału Redy. W opracowaniu uwzględniono następujące cieki: • Rzeka Reda (Kanał Redy) od wypływu z jeziora Orle w km 32+180 do wodowskazu Wejherowo w km 25+270; • Rzeka Bolszewka na odcinku od wodowskazu Bolszewo (km 2+840) do ujścia do Kanału Redy (km 0+000); 7 • Stare koryto Redy biegnące lewostronnie wzdłuż Kanału Redy na odcinku od km 3+880 Starej Redy do km 0+000 (ujście) – czyli od wsi Orle do połączenia z Kanałem Redy w km 26+360 Redy,; Zakres niniejszego opracowania obejmuje następujące elementy: • obliczenia hydrologiczne przepływów maksymalnych o założonych prawdopodobieństwach przekroczenia na podstawie obserwacji IMGW na wodowskazach Zamostne i Wejherowo na rzece Redzie oraz Bolszewo na rzece Bolszewce; • identyfikację hydraulicznych parametrów koryta poszczególnych cieków na podstawie własnych pomiarów hydrometrycznych wykonanych w terenie; • obliczenia hydrauliczne układu zwierciadła wody dla określonych przepływów maksymalnych z uwzględnieniem istniejącej zabudowy hydrotechnicznej; • określenie granic stref zagrożenia powodziowego dla Q1% i Q10% wraz z naniesieniem ich na mapę w skali 1:10000. I.3. LITERATURA ORAZ WYKORZYSTANE MATERIAŁY [1] Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. „Prawo wodne” (tekst jednolity Dz. U. z 2005 r. Nr 239, poz. 2019 z późniejszymi zmianami). [2] Ustawa z dnia 27 kwietnia 2001 r. „Prawo ochrony środowiska” (tekst jednolity Dz. U. z 2006 r. Nr 129, poz. 902). [3] Opracowanie ekofizjograficzne problemowe fragmentu wsi Bolszewo w gminie Wejherowo dla potrzeb zmiany studium uwarunkowań i kierunków zagospodarowania przestrzennego gminy Wejherowo i miejscowego planu zagospodarowania przestrzennego „Osiedle za rzeką” w Bolszewie (gm. Wejherowo), PROEKO, Biuro Projektów i wdrożeń Proekologicznych, dr hab. M. Przewoźniak, Gdańsk 2007. [4] Operat wodnoprawny wraz z analizą wpływu nasypu ziemnego drogowego w ciągu ulicy Orzeszkowej w Wejherowie zlokalizowanego w km 16+000 rzeki Redy, projektowanego przez firmę Orlex, na hydrologiczne i hydrauliczne warunki przepływu powodziowego Qmax1%, Wołoszyn E., Szydłowski M., Zima P. Gdańsk, maj 2007. [5] Studium określające granice obszarów bezpośredniego zagrożenia powodzią dla obszarów nieobwałowanych rzeki Redy i jej głównych dopływów Bolszewki i Cedronu, IMGW Gdynia –Słupsk, wrzesień 2002r 8 [6] Studium określające obszary bezpośredniego zagrożenia powodzią dla terenów nieobwałowanych rzeki Redy i jej dopływów: Bolszewki i Cedronu, Synteza, IMGW Gdynia, grudzień 2002r [7] Atlas zasobów zwykłych wód podziemnych i ich wykorzystanie w Polsce. Część I i II. Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1977. [8] Wróbel B.: Studium hydrogeologiczne pradoliny Redy w rejonie Wejherowa.. Instytut Budownictwa Wodnego PAN, Gdańsk 1993. [9] Wróbel B: Stosunki wodne zlewni Redy i Zagórskiej Strugi. Warszawa – Poznań, 1969 PWN. [10] Warunki hydrologiczne rzek województwa gdańskiego. Zlewnia rzeki Redy. Hydroprojekt. Centralne Biuro Studiów i Projektów Budownictwa Wodnego. 1992. [11] Warunki hydrologiczne rzeki Redy. Monografia rzeki Redy. Hydroprojekt. Centralne Biuro Studiów i Projektów Budownictwa Wodnego, Gdańsk 1984. [12] Podział hydrograficzny Polski część I, część II. Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Warszawa 1983. [13] Długość i kilometraż wybranych rzek Polskich, oprac. IMiGW Warszawa 1978r., [14] Atlas Podziału Hydrograficznego Polski, IMGW, Warszawa 2005r., [15] Atlas posterunków wodowskazowych dla potrzeb państwowego monitoringu środowiska – Biblioteka Monitoringu Środowiska, Warszawa 1995 – 1996. [16] Atlas hydrogeologiczny Polski- część I Systemy zwykłych wód podziemnych, Warszawa 1993. [17] Atlas hydrogeologiczny Polski- część II Zasoby jakość i ochrona zwykłych wód podziemnych. Warszawa 1993. [18] Atlas hydrologiczny Polski, Tom 1.i II, Praca zbiorowa pod kierunkiem J. Stachy. Wydawnictwo Geologiczne – Warszawa 1986,1987. [19] Wodowskazy na rzekach Polski, część I. Wodowskazy w dorzeczu Odry i na rzekach Przymorza między Odrą i Wisłą. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 1969. Redaktor naczelny Kazimierz Ujda. [20] Zasoby wodne Słupi, Łupawy, Łeby i Redy, cz. I-VI, IMGW Oddział w Poznaniu, Poznań 1997 r. [21] Dane dotyczące przepływów od roku 1991-2007, Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej w Warszawie i w Słupsku. 9 [22] Przepływy nienaruszalne w określonych przekrojach wodnobilansowych obszaru administrowanego przez Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Gdańsku. Praca zbiorowa, Poznań 1990. [23] Bajkiewicz – Grabowska E., Mikulski Z.: Hydrologia ogólna. Wydawnictwo Naukowe PWN. Warszawa 1996. [24] Nachlik E., Kostecki S., Gądek W., Stochmal R. (2000): Strefy zagrożenia powodziowego, Biuro Koordynacji Projektu Banku Światowego, Wrocław. [25] Stachy J., Fal B. i inni: Zasady obliczania maksymalnych przepływów rzek polskich o określonym prawdopodobieństwie pojawiania się, Prace IMGW, Seria Instrukcje i Podręczniki, Warszawa 1991 r. [26] Ozga-Zielińska M., Brzeziński J., Ozga-Zieliński B.: Zasady obliczania największych przepływów o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia. Długie ciągi pomiarowe. IMGW Materiały Badawcze seria: Hydrologia i Oceanologia Nr 27, Warszawa, 1999. [27] Guidelines for Flood Frequency Analysis, Long Measurement Series of River Discharge, IMGW Warszawa 2005. [28] Ozga-Zielińska M., Brzeziński J.: Hydrologia stosowana, PWN, Warszawa, 1994. [29] Ozga-Zielińska M., Kupczyk E., Ozga-Zieliński B., Suligowski R., Niedbała J., Brzeziński J.: Powodziogenność rzek pod kątem bezpieczeństwa budowli hydrotechnicznych. Materiały Badawcze IMGW, Seria Hydrologia i Oceanologia nr 29, 2003. [30] Radczuk L., Żyszkowska W.: Sposoby wykorzystania stref zagrożenia powodziowego, Biuro Koordynacji Projektu Banku Światowego, Wrocław 2001. [31] Szkutnicki J.: Ocena szorstkości koryt rzecznych na podstawie badań eksperymentalnych, Materiały Badawcze, Seria: Hydrologia i Oceanologia Nr 19, IMGW, Warszawa 1996. [32] HEC – RAS Documentation of River Analysis System, U.S. Army Corps of Engineers, 1997 r. [33] Burzyński K., Zima P.: Matematyczny model jakości wody rzek zlewni Redy, II Konferencja Komputer w Ochronie Środowiska, Poznań, wrzesień 1995 r. [34] Kubrak J., Nachlik E. 2003. Hydrauliczne podstawy obliczania przepustowości koryt rzecznych. SGGW Warszawa. [35] Operaty techniczne pomiarów przekrojów poprzecznych dolin rzek Bolszewki i Redy . RAPId s.c. Smentoch&Sobkiewicz, Wejherowo 2007/2008. 10 [36] Własne pomiary terenowe i hydrometryczne na rzekach: Bolszewce (maj-czerwiec 2007), Redzie i Starej Redzie (luty-sierpień 2008). Egzemplarz archiwalny. [37] Operat Wodnoprawny na piętrzenie wód rz. Bolszewki w km. 1+660, dla potrzeb ujęcia gospodarstwa rybackiego, Kubiak M., EKOSOFT, Przedsiębiorstwo Projektowowykonawcze, Gdynia, grudzień 1996 r. [38] Materiały wyjściowe dla warunków piętrzenia jazu w Bolszewie na rzece Bolszewce, Hydrologia w przekroju obliczeniowym Bolszewo, Kubiak M., EKOSOFT, Przedsiębiorstwo Projektowo-wykonawcze, Gdynia, grudzień 1996 r. [39] Operat Wodnoprawny na korzystanie z wód rz. Bolszewki w km. 1+660, dla potrzeb gospodarstwa rybackiego, Kubiak M., EKOSOFT, Przedsiębiorstwo Projektowowykonawcze, Gdynia, maj 1997 r. [40] Maciejewski M. red: Model kompleksowej ochrony przed powodzią na obszarze dorzecza górnej Wisły na przykładzie woj. małopolskiego, IMGW, Kraków, 2000 r. [41] Opracowanie pt.: Wyznaczenie zasięgu strefy zagrożenia powodziowego dla przepływu maksymalnego o prawdopodobieństwie przewyższenia p=1% na ujściowym odcinku rzeki Bolszewki od wodowskazu Bolszewo do ujścia rzeki do kanału Redy, Wołoszyn E., Szpakowski W., Szydłowski M., Zima P. Gdańsk, lipiec 2007. [42] Operat wodnoprawny na zniesienie uprawnień do piętrzenia, Kanał Redy, km od 21+840 do 27+293, Hydroprojekt Gdańsk, lipiec 1998r. [43] Dyrektywa 2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej z dnia 23 października 2000 ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej RDW – Ramowa Dyrektywa Wodna (WFD – Water Framework Directive). [44] Dyrektywa 2007/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady Unii Europejskiej z dnia 23 października 2007 r. w sprawie oceny ryzyka powodziowego i zarządzania nim, Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej L 288/27, z dn. 06.11.2007. 11 I.4. OPIS ZADANIA I.4.1. Wprowadzenie Zadanie wyznaczenia zasięgu strefy zagrożenia powodziowego obejmowało środkowy odcinek biegu rzeki Redy (Kanał Redy) od wypływu z jeziora Orle w km 32+180 do wodowskazu Wejherowo w km 25+270, Starą Redę na odcinku od km 3+880 do ujścia do obecnego koryta rzeki (km 0+000 – kilometraż lokalny odcinka) oraz dolny odcinek rzeki Bolszewki na długości od wodowskazu Bolszewo (km 2+840) do ujścia do Kanału Redy (km 0+000). Ujście Starej Redy zlokalizowane jest w km 26+360 Redy, zaś ujście Bolszewki w km 27+870. Rys. I.4.1 Granice zlewni Redy, Bolszewki i cieków sąsiednich wg [14] W analizie układu zwierciadła wody i w procesie wyznaczania stref zagrożenia powodziowego pominięto kanał „C”, należący do węzła wodnego Bolszewo, przyjmując, że wody 12 powodziowe prowadzone będą korytem rzeki Bolszewki. Wspomniany kanał utracił swoje dawne funkcje i obecnie aktywnie wykorzystany jest jedynie jego początkowy odcinek, będący doprowadzalnikiem wody do stawów hodowlanych ryb. Zlewnie rzek Bolszewki i Redy przedstawiono na rysunku rys. I.4.1, natomiast schemat sieci rzecznej Redy i Bolszewki z naniesionym aktualnym kilometrażem jest pokazany na rys. I.4.2. ZATOKA PUCKA A=485,55 km 2 km 0,0 A=442,82 km 2 rz.CEDRON A=30,69 km2 km 22,57 A=412,13 km 2 wod. WEJHEROWO A=409,99 km 2 0+000 km 25,27 km 32,18 km 33,08 (dopływ spod Tadzina) A=40,60km 2 km 32,62 wod.BARŁOMINO A=71,9km 2 km 14,4 Źródła 2 A=113,33 km rz.GOŚCICINA A=157,3 km 3,89 jaz elektrowni g osp. rybacki e w ł. Ob.. Mi ciński wod.BOLSZEWO A=218,5km2 km 2,84 gosp . ryba ckie wł. P. Sę kowski jaz w km 2+150 go sp. ry backi e wł . P.. Ign asia k rów “B” (ni eczynn y) 2 A=85,35km 2 km 50,6 elektrownia wł. R. Kotłowski A=222,61km 2 wod.ZAMOSTNE A=126,26km 2 km 35,98 A=125,95km kan ał “C” rz.BOLSZEWKA J.O RLE 3+500 zastaw ka “C” km 0+7 00 A=394,92 A=172,31 km 27,80 km 27,87 SŁUSZEWSKA STRUGA km 1,24 1+850 rów “A” ja z u lgi n a kan. “C” km 0+1 40 jaz ulgowy Kanał Redy WĘZEŁ WODNY BOLSZEWO A=2,3 km 2 stare koryto Redy km 26,30 km 36,29 Źródła Rys. I.4.2 System wodny rzeki Redy i Bolszewki z naniesionym aktualnym kilometrażem wg IMGW 2005 13 I.4.2. Opis ogólny zlewni oraz systemu wodnego Redy i Bolszewki Zlewnia rzeki Redy o powierzchni 485,55km2 położona jest na obszarze trzech mezoregionów geograficznych: Pradoliny Łeby-Redy, Pojezierza Kaszubskiego oraz Pobrzeża Kaszubskiego. Bolszewka wraz z Gościną, powierzchni zlewni 222,61km2 jest najważniejszym dopływem Redy. Zlewnia rozpatrywanego odcinka systemu rzeki Redy wraz z Bolszewką obejmuje wysoczyznę oraz część pradoliny Reda – Łeba. Do pradoliny przylegają krawędziowe strefy wysoczyzn: Pojezierza Kaszubskiego i Wysoczyzny Żarnowieckiej. Powyżej jeziora Orle Reda płynie szeroką i podmokłą pradoliną, którą otacza wysoczyzna, wzniesiona na 30 – 40m ponad dno doliny. Pradolina wypełniona jest przez piaski i żwiry lodowcowe i wodnolodowcowe, przechodzące ku górze profilu w holoceńskie osady rzeczne i torfy. W rejonie jeziora Orle występują największe w Polsce złoża postglacjalnych, jeziornych osadów wapiennych. Pierwotny basen jeziora Orle jest pochodzenia wytopiskowego, utworzony został przez stagnujący w tym miejscu fragment masywu lodowca. Obecna misa jeziorna jest wynikiem eksploatacji złóż kredy. Jezioro Orle jest podzielone groblą na dwie części. Część północno-zachodnia nazywa się jeziorem Nowe Orle, natomiast część południowo wschodnia, jeziorem Stare Orle. Rzeka Reda wypływa z jeziora Stare Orle po jego wschodniej stronie (km 32+180). Od wypływu z jeziora Orle, Reda płynie szerokim na ok. 20m prostym kanałem nazywanym Kanałem Redy. Kanał ten, na odcinku od jeziora Orle do połączenia ze starym korytem Redy poniżej elektrowni przy cementowni Wejherowo (km 26+360) stanowi główne koryto rzeki Redy. W miejscach obniżenia terenu na całej trasie, Kanał Redy przebiega w obwałowaniu. Dolny odcinek starego koryta Redy (Starej Redy) na wysokości ujścia rzeki Bolszewki pracuje okresowo jako kanał ulgi, przejmując wodę z jazu ulgowego znajdującego się w km 27+810 na lewym brzegu Kanału. Głównym zadaniem jazu jest regulacja piętrzenia wody w Kanale dla celów elektrowni znajdującej się na terenie cementowni Wejherowo (Utrzymywanie dozwolonego poziomu piętrzenia 25,18m npm Kr, przy jazie). Przy większych przepływach, jaz zrzuca nadmiar wody do starego koryta Redy, które przebiega wzdłuż kanału po jego lewej stronie. Jaz jest betonowej konstrukcji z trzema zastawkami. 14 Połączenie starego koryta rzeki Redy z Kanałem Redy znajduje się ok. 0,4km poniżej cementowni, w km 26+360 lewego brzegu Kanału, który stanowi do tego przekroju główne koryto rzeki. Od tego miejsca, rzeka Reda płynie starym korytem silnie meandrując. Powyżej ujścia Bolszewki zlewnia obejmuje najszerszą część pradoliny, rozbudowaną szczególnie od wypływu z jeziora Orle. Dno pradoliny, na tym obszarze, pokryte jest gęstą siecią rowów systemu melioracyjnego „Górna Reda”, który wraz z jeziorami Stare Orle i Nowe Orle wywierają decydujący wpływ na istniejące tu warunki odpływu. Powierzchnia jezior przy stanie normalnym - rzędna 25,40m npm Kr wynosi około 76,8ha, wzrastając do około 380ha przy poziomie zalewu 26,00m npm Kr. (wg 42). Zlewnia Bolszewki wraz z Gościciną obejmuje tereny wyżynne o znacznej lesistości, na których występuje silne zasilanie wodami gruntowymi. Bolszewka charakteryzuje się dużym spadkiem (ok. 4‰) i znacznymi prędkościami przepływu wody. Poniżej ujścia Bolszewki, pradolina zwęża się, a część zlewni cząstkowej zasila koryto Starej Redy, która łączy się z Kanałem Redy ok. 0,4km poniżej przekroju piętrzenia elektrowni znajdującej się na terenie Cementowni. I.4.3. Opis węzła wodnego Kanał Redy – Bolszewka – Stara Reda Kanał Redy jest budowlą sztuczną. Został wykonany w 1874 roku razem z Cementownią jako droga wodna, służąca do transportu wodnego surowca do produkcji cementu, uzyskiwanego z jeziora Orle oraz jako doprowadzalnik wody technologicznej do produkcji cementu metodą mokrą. Jednocześnie z wykonaniem Kanału został zamknięty odpływ wody z jeziora Orle dawnym korytem rzeki Redy. Kanał stał się za tym jedynym odprowadzeniem wód powierzchniowych ze zlewni poniżej jeziora Orle. Kanał przeciął dawne koryto Redy, pozostawiając w postaci szczątkowej formę koryta prawobrzeżnego, przebiegającego po prawym obrzeżu doliny. Obecnie ta część koryta znajduje się praktycznie w zaniku (od j. Orle do km 29+000). Stare koryto po lewej stronie Kanału zaczyna się rowem melioracyjnym w km 28+800 obecnej trasy rzeki. Od około km 28+600 koryto to zachowuje aktywną formę będąc elementem drenującym dla lewej części doliny. Wynika to stąd, że w tej części doliny zwierciadło wody w korycie Starej Redy układa się około 2 m poniżej zwierciadła wody w Kanale. Poniżej połączenia z kanałem ulgowym dolnego stanowiska jazu ulgowego Kanału Redy, koryto Starej Redy ma wykształconą postać przekroju rzecznego, ze względu na zasilanie zrzutami wody przez jaz ulgowy z Kanału Re- 15 dy. Dopływem prawobrzeżnym tego odcinka koryta Starej Redy jest również rów melioracyjny doprowadzający syfonem pod Kanałem Redy wody z systemu melioracyjnego odwadniającego zawala dolnego biegu rzeki Bolszewki. Całkowita długość starego koryta Redy biegnącego wzdłuż lewego brzegu Kanału Redy wynosi niemal 4km. Wykonane w XIX w. poważne prace hydrotechniczne, utworzyły skomplikowany węzeł wodny, zmieniając naturalne warunki hydrograficzne. Schemat węzła wodnego przedstawiono wcześniej na rys. I.4.2. Główne elementy węzła wodnego to: Kanał Redy wykonany pierwotnie jako kanał żeglowny o przeciętnej szerokości lustra wody B=15m i długości 5,4 km, Jaz ulgowy usytuowany w km 27,810 rzeki, w lewym brzegu Kanału Redy , w miejscu dawnego koryta rzeki Bolszewki. Jest to budowla zastawkowa trzy przęsłowa. Parametry jazu: Zastawki drewniane w obudowie metalowej, Światła zastawek: 3 × 1,58m. Wysokość zastawek 2,0m, Rzędna progu – 23,51m npm Kr, rzędna korony (Parapet żelbetowy): 26,50 m npm rzędna światła [spód konstr. kładki]: 25,48 m npm Przepustowość budowli zależy od napełnienia dolnego stanowiska. Podtopienie jazu zaczyna się od przepływu Q = 5,0 m3/s Przy dozwolonej rzędnej piętrzenia na jazie 25,18m npm Kr maksymalna przepustowość jazu wynosi: Qmax = 15 m3/s. Przy podpiętrzeniu wody w Kanale do rzędnej 26,00m npm Kr – poziom krytyczny ze względu na poziom korony obwałowań w otoczeniu jazu, maksymalna przepustowość jazu wynosi: Qmax = 24 m3/s. Kanał ulgowy Kanał ten stanowi połączenie dolnego stanowiska jazu ulgowego z korytem Starej Redy. Jest to odcinek dawnego koryta rzeki Bolszewki istniejącego przed wybudowaniem Kanału Redy. Jest to kanał ziemny, nieumocniony, wcięty w otaczający teren na głębokość 3do 3,5m, o szerokości w koronie brzegów 14 – 18m. Długość kanału wynosi około 200m. Rzędna dna w dolnym stanowisku jazu ulgowego: 22,85m npm Kr, rzędna dna w przekroju ujściowym 22,50m npm Kr. 16 Cementownia z małą elektrownią wodną piętrzącą wodę na jazie w km 26+700. Dopuszczalny poziom piętrzenia: 25,153m npm Kr, Jest to elektrownia dwu turbinowa wodna z upustem ulgowym. Pobór maksymalny wody na turbiny: 9m3/s. Maksymalna przepustowość stopnia przy dopuszczalnym poziomie piętrzenia na jazie: Qmax = 11,7 m3/s. Syfon melioracyjny pod Kanałem Redy w km 27,66. Jest to budowla jednoprzewodowa o przekroju dzwonowym ok. 1,0 × 1,0m, przedłużona rurami betonowymi d=1,0m na wlocie, z przyczółkami betonowymi. Strop przepustu założony jest na poziomie ok.22,30m npm Kr. Rzędne wyjściowe dna przewodu syfonowego (poza obwałowaniem Kanału) wynoszą: 22,10 m npm Kr na wlocie i 21,98m npm Kr na wylocie I.4.4. Opis węzła wodnego Bolszewo Przekrój początkowy odcinka obliczeniowego, wodowskaz Bolszewo znajduje się ok. 20m poniżej połączenia kanału elektrowni Bolszewo, z głównym korytem rzeki Bolszewki. Około 690 m poniżej wodowskazu zaczyna się węzeł wodny Bolszewo składający się ze stopnia wodnego obejmującego jaz w km 2+150 oraz kanału ulgi „C”. Jaz w km 2+150 zlokalizowany jest pomiędzy gospodarstwami pstrągowymi K. Ignasiaka i gospodarstwem W. Sękowskiego [37][38][39]. Węzeł wodny Bolszewo obejmuje koryto rzeki Bolszewki wraz istniejącymi kanałami oraz budowlami wodnymi i melioracyjnymi, podstawowymi (rys. I.4.2): Parametry jazu: I) jaz w km 2+150 rzeki Bolszewki o konstrukcji betonowej, zamknięcia przęseł skrajnych szandorami, przęsło środkowe - zasuwa. − przęsło prawe: światło bl = 3.50m; rzędna przelewu stałego: 29.18 m npm − przęsło środkowe: światło b2 = 1.92m; rzędna progu stałego: 28.10 m npm − przęsło lewe: światło b3 = 3.65 m; rzędna przelewu stałego: 29.20 m npm − rzędna korony i kładki: 30.26 m npm − rzędna światła [spód konstr. kładki]: 30.10 m npm − powierzchnia zlewni w przekroju jazu: 219,59 km2 17 Jaz umożliwia pracę ujęć stawów rybnych znajdujących się po obu stronach rzeki Bolszewki oraz powoduje napełnienie kanału ulgi „C” (lewostronny kanał w Bolszewie). II) kanał ulgi „C’, kanał ziemny wykorzystywany obecnie jako doprowadzalnik wody do stawów rybnych, pierwotnie do nawodnień rolniczych, obecnie nie prowadzonych, oraz: - jaz ulgi w km 0+140 kanału „C”, o konstrukcji betonowej, światło przelewu B=2.00 m, wysokość piętrzenia H=1.50 m, zamknięcie zasuwą z wycięciem dla przepuszczenia lodu i śryżu – aktualnie brak zasuwy. Na lewym brzegu od wody górnej, znajdowała się zastawka i rów do nawodnień, obecnie nie istniejące. - zastawka „C” w km 0+700 kanału: konstrukcja betonowa, rzędna progu stałego +28.37 m npm, zamknięcia szandorowe, światło przelewu: przęsło skrajne prawe: bl = 1.02 m przęsła środkowe, podwójne: b2 = 2.10 m przęsło skrajne, lewe: b3 = 1.02 m - ujęcia do stawów K. Ignasiaka - wloty betonowe: nr 1-4 bet. d = 300 mm; nr 5 d = 800mm, III) gospodarstwo rybackie - pstrągowe wł. K. Ignasiak – pobór wody z kanału „C”, zrzut wód poprodukcyjnych korytem otwartym do koryta rz. Bolszewki w km 2+067 (poniżej jazu w km 2+150) IV) gospodarstwo rybackie - pstrągowe wł. W. Sękowski - pobór wody ujęciem betono- wym d = 800 z koryta rzeki Bolszewki w km 2+198, zrzut wód poprodukcyjnych dwoma wylotami d = 800 mm do koryta rzeki Bolszewki (poniżej jazu w km 2 +150), V) posterunek wodowskazowy IMGW Bolszewo w km 2+840 rzeki Bolszewki, VI) jaz piętrzący w km 3+840 wraz z kanałem elektrowni, kierujący wody rzeki Bolszew- ki do elektrowni R. Kotłowskiego. Dawniej kanał elektrowni wykorzystywany był również do nawodnień rolniczych, za pośrednictwem rowów „A” oraz „B”, obecnie nieczynnych. VII) gospodarstwo rybackie wł. ob. Miciński, pobierające wodę z kanału elektrowni. I.4.5. Opis ujścia Bolszewki Rzeka Bolszewka uchodzi do rzeki Redy w kilometrze 27+870 Redy. Jest to odcinek Redy będący sztucznym kanałem nazywanym Kanałem Redy. Ujście Bolszewki znajduje się 18 na prawym brzegu Kanału Redy, około 70 m powyżej jazu ulgi na lewym brzegu Kanału. Układ sieci hydrograficznej rzeki Redy przedstawiony jest na rys.I.4.2. Kanał ten, na odcinku od jeziora Orle do połączenia ze starym korytem Redy poniżej elektrowni przy cementowni Wejherowo, stanowi główne koryto rzeki Redy. W miejscach obniżenia terenu na całej trasie, Kanał Redy przebiega w obwałowaniu. Jest ono szczególnie wysokie, miejscami na ponad 2,5m, w rejonie ujścia Bolszewki. Głównym zadaniem jazu jest regulacja piętrzenia wody w Kanale. Przy większych przepływach, jaz zrzuca nadmiar wody do starego koryta Redy, które przebiega wzdłuż kanału po jego lewej stronie. Połączenie starego koryta rzeki Redy z Kanałem Redy znajduje się poniżej cementowni, w km 26+360 lewego brzegu Kanału, który stanowi do tego przekroju główne koryto rzeki. Od tego miejsca, rzeka Reda płynie starym korytem silnie meandrując. Na układ zwierciadła wody w ujściu rzeki Bolszewki ma wpływ rzędna zwierciadła w Kanale Redy w miejscu ich połączenia. W obliczeniach układu zwierciadła wody w Bolszewce, jako warunek brzegowy w miejscu ujścia przyjęto rzędną zwierciadła w Kanale Redy wynikającą z obliczonego przepływu Qp (patrz punkt II.4). Charakterystyczne miejsca tego węzła przedstawiono na fotografiach od 1 do 6. 19 Fot.1. Stara Reda na wysokości ujścia Fot.2. Ujście Bolszewki do Kanału Redy, Bolszewki km 27+870 Fot.3. Odcinek łączący Kanał Redy ze Fot.4. Jaz ulgi, Kanał Redy km 27+800 starą Redą Fot.5. Stara Reda poniżej ujścia Bolszewki Fot.6. Połączenie Starej Redy z Kanałem Redy km 26+300 20 I.5. PRZYJĘTA METODYKA OBLICZEŃ I POMIARÓW W celu utworzenia map zagrożenia powodziowego wykorzystuje się zazwyczaj metody łączące model matematyczny propagacji fali wezbraniowej z cyfrowym modelem rzeźby terenów zalewowych. Obliczenia hydrologiczne polegają zwykle na analizie statystycznej danych o stanach i przepływach w rzekach. Podstawą obliczeń są dane z pomiarów geodezyjnych tj. przekroje poprzeczne rzeki i terenów przyległych oraz geometria obiektów technicznych (mostów, jazów, etc.) zlokalizowanych w korycie, uzupełnione informacją o pokryciu terenu. Narzędziem obliczeniowym są najczęściej modele hydrauliczne ruchu ustalonego. Kolejnym z narzędzi wykorzystywanych do wyznaczania granic obszarów zalewowych, są systemy informacji geograficznej (GIS). Niestety ze względu na brak numerycznych modeli dolin rzek Redy i Bolszewki zastosowanie pełnej metodyki wyznaczania stref zagrożenia powodziowego nie było możliwe. Zastosowano tradycyjne mapy topograficzne. W części pracy dotyczącej prognoz hydrologicznych do określenia przepływów o określonym prawdopodobieństwie przekroczenia zastosowano metodę analizy danych historycznych i wnioskowania statystycznego ([25],[26], [27]). Obliczenia hydrauliczne wykonano wykorzystując matematyczny model przepływu ustalonego [32],[34]. Identyfikację oporów przepływu w korycie wykonano na podstawie przeprowadzonych w terenie pomiarów hydrometrycznych [36]. Opory przepływu na obszarach zalewowych (terasa lewa i prawa) przyjęto na podstawie literatury [31], [34]. W wyniku obliczenia prognozy przepływu modelem jednowymiarowym otrzymano prędkość średnią w przekrojach poprzecznych, pole powierzchni przekroju czynnego oraz rzędną zwierciadła wody. Wyniki opisujące rzędną zwierciadła wody z formy tabelarycznej zamieniono na obraz, przedstawiający ukształtowanie powierzchni wody przy danym przepływie. Otrzymane profile zwierciadła wody były podstawą do wyznaczenia granic zasięgu wód powodziowych o prawdopodobieństwie przewyższenia 1% i 10% (rys. III.1). 21 I.5.1. Obliczenia hydrologiczne I.5.1.1. Wyznaczenie przepływów charakterystycznych w przekrojach kontrolowanych - wodowskazowych Przepływy charakterystyczne główne w przekrojach wodowskazowych wyznaczono metodami bezpośrednimi wykorzystując wieloletnie ciągi obserwacji IMGW zgodnie z przyjętą metodyką Ozga – Zielińska ..[26],[28], Stachy [25]. Przepływy maksymalne roczne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia w przekrojach wodowskazowych Wejherowo, Zamostne i Bolszewo zostały obliczone na podstawie ciągów obserwacyjnych. Dla wodowskazu Zamostne uwzględniono dane z 38 lat, wielolecie1961-1998 natomiast dla wodowskazów w Wejherowie i Bolszewie z 47 lat (1961 2007). Obliczenia wykonano kilkoma metodami: wg wytycznych CUGW metodą Kaczmarka [25][26][28], metodą największej wiarygodności [20] oraz zgodnie z metodyką podaną w pracach Ozga –Zielińska i inni [26] i [27], w której wybiera się najlepszy rozkład prawdopodobieństwa spośród czterech typów: gamma, logarytmiczno-normalny, Weibulla i loggamma. Wszystkie zastosowane metody dały zbliżone wyniki. Ostatecznie przyjęto przepływy maksymalne prawdopodobne według metody przedstawionej w pracach IMGW [27][26], gdzie prawdopodobieństwo przewyższenia przepływu maksymalnego rocznego oblicza się jako prawdopodobieństwo alternatywy dwóch niewykluczających się (nierozłącznych) zdarzeń niezależnych. pR (z) = pr (z) + pd (z) - pr (z) pd (z) gdzie: pR (z) = P ( Z > z) – prawdopodobieństwo przewyższenia przepływu maksymalnego rocznego z, niezależnie od tego czy pochodzi on z roztopów, czy z opadów deszczu, pr (z) = P ( X > z) – prawdopodobieństwo przewyższenia przepływu maksymalnego rocznego roztopowego x = z, pd (z) = P ( Y > z) – prawdopodobieństwo przewyższenia przepływu maksymalnego rocznego deszczowego y = z. 22 Uwzględniono przy tym błąd obliczeń przyjmując jako miarodajną wartość Qmaxp na górnej granicy obszaru niepewności. Przepływy te stanowią podstawę do dalszych obliczeń położenia zwierciadła wody i przepustowości koryta rzeki wraz z doliną zalewową. Zastosowana metodyka jest zgodna z metodą przyjętą obecnie do obliczeń przepływów maksymalnych prawdopodobnych w IMGW. Zgodnie z informacją o zarządzeniach Prezesa CUGW podaną na stronie internetowej Ministerstwa Ochrony Środowiska (www.mos.gov.pl/dzw/dokumenty): „Zasady obliczania największych przepływów rocznych o określonym prawdopodobieństwie pojawiania się – przy projektowaniu obiektów inżynierskich i urządzeń technicznych gospodarki wodnej, w zakresie budownictwa hydrotechnicznego” z 1969 r. [25] – utraciły moc obowiązującą po wejściu w życie ustawy z dnia 7 lipca 1994r. Prawo budowlane (Dz. U. z 2003 r. nr 207, poz. 2016 z późniejszymi. zm.). W 2005, Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej we współpracy z Politechniką Warszawską opracował podręcznik (instrukcję) wraz z załączonym programem obliczeniowym, zalecanym do stosowania do obliczeń Qmax,p w przypadku posiadania długich ciągów pomiarowych o liczebności N ≥ 30 [27]. Praca ta powstała w oparciu o doświadczenia z 10 lat zastosowania nowych metod obliczeniowych [26]. W przedstawionym opracowaniu wykorzystano załączony w publikacji [27] program obliczeniowy. I.5.1.2. Wyznaczenie przepływów charakterystycznych w przekrojach niekontrolowanych W celu wyznaczenia przepływów charakterystycznych w przekrojach niekontrolowanych wzdłuż rzeki kontrolowanej zastosowano metodę transponowania ich z przekrojów wodowskazowych Stachy, Fal [25], [28]. Zgodnie z tą metodyką, przepływy charakterystyczne Qx w przekrojach obliczeniowych niekontrolowanych położonych powyżej lub poniżej wodowskazów oblicza się uwzględniając przyrost zlewni i przyjmując odpowiedni wykładnik potęgowy n zależny od regionu kraju i od rodzaju przepływu, „n” od 1,0 do 0,59. ⎛ Ax Qx = ⎜ ⎜A ⎝ G gdzie: Q - przepływ, A - powierzchnia zlewni, 23 n ⎞ ⎟ ⋅ QG ⎟ ⎠ x - indeks przekroju obliczanego, G - indeks wodowskazu położonego powyżej, Przepływy charakterystyczne główne oraz przepływy maksymalne o kreślonym prawdopodobieństwie przewyższenia w przekroju niekontrolowanym położonym na rzece między posterunkami wodowskazowymi oblicza się stosując metodę interpolacji wartości przepływu Q między przekrojami wodowskazowymi. Jeżeli między dwoma przekrojami wodowskazowymi uchodzą dopływy kontrolowane, dla których również można określić przepływ Q metodą bezpośrednią, należy uwzględnić wpływ dopływów na formowanie się przepływu wielkich wód recypienta. Wskutek asynchroniczności (niejednoczesności) występowania kulminacji wezbrań przepływy maksymalne nie podlegają na ogół prawu zachowania masy, co oznacza, że nie sumują się w ujściach dopływów. Przepływy recypienta poniżej ujścia dopływu są mniejsze od sumy przepływów maksymalnych powyżej ujścia: QG+ Qdop ≥ QD Gdzie: G i D odnoszą się do rzeki głównej powyżej i poniżej dopływu, dop – do dopływu. Miarą asynchroniczności przepływów maksymalnych jest wskaźnik asynchroniczno- ści, który oblicza się ze wzoru: r r 1 1 k = (Q D - Q G - qp ⋅ ( A D - A G - ∑ A dop )) / ∑ Q dop gdzie: r – liczba kontrolowanych dopływów uchodzących do rzeki głównej między wodowskazami D i G. Współczynnik asynchroniczności k spełnia warunek : k ≤ 1, a obliczona wielkość Qx powinna zawierać się w granicach : QG < Qx < QD Przepływy maksymalne prawdopodobne oblicza się ze wzoru: 24 r r 1 1 Q x = Q G + k ⋅ ∑ Q dop + qp ⋅ ( A x - A G - ∑ A dop ) gdzie: x – przekrój obliczeniowy (niekontrolowany) , qp – odpływ jednostkowy ze zlewni różnicowej rzeki między przekrojami wodowskazowymi obliczony wg wzoru: qp = (QD – QG) / ( AD - AG) I.5.2. Określenie oporów przepływu w korycie i na terasach zalewowych I.5.2.1. Wprowadzenie Natężenie przepływu w korytach otwartych o złożonych przekrojach poprzecznych jest silnie uzależnione od materiału zalegającego na dnie oraz roślinności pokrywającej zarówno dno jak i brzegi oraz tereny zalewowe. Rozkład prędkości na szerokości koryta uzależniony jest głównie od naprężeń stycznych związanych z tarciem o dno i brzegi. Opory ruchu w takim przypadku są łatwe do wyznaczenia i można je określić stosując np. formułę Manninga: 2 1 1 u = × Rh3 × I 2 [m/s] n gdzie: u – średnia prędkość w kanale [m/s], n – współczynnik szorstkości wg. Manninga [m-1/3/s], Rh – promień hydrauliczny [m], I – spadek linii energii (straty) [/]. Do wyznaczenia oporów w korycie głównym zastosowano formułę Manninga. W tym celu konieczne było określenie podstawowych parametrów przepływu w przekrojach kontrolnych (pola przekroju poprzecznego, spadku hydraulicznego, promienia hydraulicznego oraz natężenia przepływu). Najefektywniejszą metodą określenia podstawowego parametru, jakim jest natężenie przepływu, są pomiary hydrometryczne w terenie. Na terenach zalewowych występują warunki zgoła odmienne od panujących w korycie. Ze względu na incydentalne przepływy na tych terenach, pokrycie charakteryzuje się za25 zwyczaj roślinnością trawiastą, krzewiastą oraz bardzo często występują tam drzewa. W przypadku przepływu na terasie zalewowej mamy do czynienia z interakcją pomiędzy przepływem a porastającą roślinnością. Rozkład prędkości lokalnej w takim przypadku zależy w dużej mierze od zwiększonych naprężeń stycznych oraz wymiany pędu pomiędzy wirami tworzącymi się w wyniku opływania drzew oraz krzewów. Ze względu na duże opory przepływu prędkość na terenach zalewowych jest znacznie mniejsza od prędkości w korycie głównym. Na terenach zalewowych, ze względu na incydentalność przepływów (w czasie podtopień oraz powodzi), metoda wyznaczania oporów oparta o pomiary w praktyce jest nieprzydatna. W niniejszym opracowaniu współczynnik szorstkości dla koryta głównego wyznaczono na podstawie wizji lokalnych i literatury. I.5.2.2. Pomiary terenowe W terenie wykonano dwa rodzaje pomiarów: pomiary geometrii przekrojów obliczeniowych oraz pomiary hydrometryczne. W celu określenia charakterystyk geometrycznych przekrojów obliczeniowych we wszystkich przekrojach wykonano sondowanie dna w pionach pomiarowych rozmieszczonych co 0,5 m. Wyniki tych pomiarów wykorzystano w obliczeniach i dostępne są w egzemplarzu archiwalnym [36]. Sondowanie wykonano w 29 przekrojach na rzece Redzie (Kanał Redy), w 18 przekrojach na Bolszewce oraz w 13 przekrojach na Starej Redzie. Pomiary hydrometryczne wykonano w celu identyfikacji oporów w korycie cieku. Wyznaczenie natężenia przepływu wykonano dwoma metodami: na podstawie punktowych pomiarów prędkości i głębokości oraz na podstawie uśrednionego pomiaru prędkości w przekroju i głębokości. Do pomiaru użyto dwóch typów urządzeń. Pierwsze z nich to przepływomierz firmy ISCO typu PCM wyposażony w ultradźwiękową sondę prędkości wraz z zintegrowaną sondą hydrostatyczną do pomiaru głębokości. Drugim przyrządem było przenośnego urządzenie elektromagnetycznego do punktowego pomiaru prędkości typu FloMate. W przypadku przepływomierza firmy ISCO pomiary wydatku przeprowadzono za pomocą przenośnego przepływomierza modułowego typu PCM (Portable Channel Monitoring) firmy TELEDYNE ISCO seria 2100, w którym pomiar prędkości odbywa się metodą ultradźwiękową z wykorzystaniem efektu Dopplera (sonda ADV). Podczas pomiaru sondą ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) mierzona jest różnica pomiędzy częstotliwością fali dźwiękowej wyemitowanej z sondy oraz odbitej od cząstek stałych znajdujących się w wo- 26 dzie. Na tej podstawie określana jest prędkość przepływu. Ze względu na dużą zależność prędkości rozprzestrzeniania się fali dźwiękowej w wodzie od jej temperatury, w pomiarach sondą ADV uwzględniana jest także temperatura wody. W tym celu w sondzie znajduje się czujnik temperatury. Pomiar napełnienia realizowany jest za pomocą różnicowego przetwornika piezo-rezystywnego stanowiącego sondę hydrostatyczną wbudowaną w sensor pomiaru prędkości. Wyniki pomiaru uśrednione w czasie, wyświetlane są na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym oraz zapisywane są w pamięci urządzenia. Czas uśredniania wynosił 15s. Uzyskane rezultaty pozwoliły wyznaczyć rzeczywiste wartości prędkości w każdym pionie pomiarowym. Całkowity wydatek w przekroju poprzecznym obliczono metodą arytmetyczną, sumując iloczyn prędkości średniej w pionie ui oraz odpowiadający jej wycinek pola przekroju poprzecznego Ai: N Q= ∑u i × Ai [m3/s] i =1 gdzie: Q – natężenie przepływu [m3/s], ui – średnia w czasie prędkość w określonym punkcie pomiarowym [m/s], A – pole przekroju poprzecznego [m2]. Przyrząd FloMate jest elektromagnetycznym urządzeniem do punktowego pomiaru prędkości w oparciu o indukowanie siły elektromotorycznej (SEM) pod wpływem ruchu wody. Ze względu na brak ruchomych elementów mechanicznych, pozwala on mierzyć prędkość przepływu nawet w mocno zanieczyszczonym i zarośniętym kanale. Podczas pomiaru mierzona jest wartość SEM i przeliczana na prędkość przepływającej wody. Wyniki pomiaru uśrednione w czasie, bezpośrednio wyświetlane są na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym. Czas ten wynosił 20s. Uzyskane rezultaty pozwoliły wyznaczyć rzeczywiste wartości prędkości w każdym pionie pomiarowym. Całkowity wydatek w przekroju poprzecznym obliczono również metodą arytmetyczną, sumując iloczyn prędkości średniej w pionie ui oraz odpowiadający jej wycinek pola przekroju poprzecznego Ai. W celu określenia współczynnika szorstkości na podstawie formuły Manninga, wykonano także pomiary geometrii przekrojów porzecznych w wybranych profilach. Potrzebny do obliczeń spadek hydrauliczny przyjęto na podstawie pomiaru spadku zwierciadła wody [36]. 27 I.5.3. Obliczenia hydrauliczne Do obliczeń hydraulicznych wykorzystano mapy, projekty i inne dokumentacje techniczne dostarczone przez inwestora oraz pomiary własne [36], [35], [5], [6]. Przekroje poprzeczne cieków i terenów przyległych oraz geometrię mostów, przepustów i innych obiektów hydrotechnicznych zlokalizowanych w korycie zamieniono na postać numeryczną tworząc model koryta cieku z zabudową. W związku ze zbyt mała liczbą reprezentatywnych przekrojów poprzecznych dokonano interpolacji przekrojów przyjmując, że cieki w każdej zlewni zostaną podzielone na odcinki o maksymalnej długości od 20 do 50 metrów. Jednocześnie wykonywano identyfikację współczynników oporu przepływu Manninga dla analizowanego cieku na podstawie przeprowadzonych pomiarów hydrometrycznych – wydatku i napełnienia oraz geometrii przekroju. Informacje o oporach w korycie cieku uzupełniono wykorzystując dane zebrane w trakcie wizji lokalnych terenie (zdjęcia przekrojów koryta i terenów przyległych) oraz informacje o pokryciu i zagospodarowaniu terenu zaczerpnięte z map pokrycia. Obliczenia hydrauliczne przepływów, w tym również wyznaczenie rzędnych zwierciadła wody, wykonano za pomocą modelu jednowymiarowego HEC-RAS [32], przyjmując warunki przepływu ustalonego o zadanym prawdopodobieństwie przekroczenia. Model HECRAS jest modelem opracowanym przez U.S. Army Corps of Engineers Hydrologic Engineering Center i jako projekt został sfinansowany przez władze USA. Model ten jest szeroko używany także w Europie i polecany w Polsce jako podstawowe narzędzie analizy przepływów w kanałach otwartych ([24], [30]). Model ten odwzorowuje ustalony przepływ w pełnej gamie przypadków, w tym, zarówno ruch spokojny, jak i rwący. W obliczeniach wykorzystuje się jednowymiarowe równanie bilansu energii mechanicznej strumienia: z i + hi + αu i2 2g = z i +1 + hi +1 + gdzie: z – rzędna dna koryta [m], h – napełnienie w korycie [m], α – współczynnik de Saint-Venanta [-], u – średnia prędkość w przekroju koryta [m/s], g – przyspieszenie ziemskie [m/s2], hstr – wysokość strat energii mechanicznej [m]. 28 αu i2+1 2g + h str Straty energii w modelu szacuje się wykorzystując formułę Manninga. Dane potrzebne do uruchomienia modelu to: • geometria koryta i terenów zalewowych, • współczynniki szorstkości Manninga, • natężenie przepływu w przekroju dopływowym (górnym), • dodatkowa informacja o warunku brzegowym na brzegu odpływowym (dolnym). Model HEC-RAS odwzorowuje także przepływ w rejonie obiektów inżynierskich, jak przepusty, przelewy, jazy, czy mosty. Dla przypadków ruchu spokojnego możliwe jest przeprowadzenie analiz układu zwierciadła wody w rejonie mostu z wykorzystaniem metody standardowej, wykorzystującej zasadę zachowania energii mechanicznej strumienia, zasady zachowania pędu, metody WSPRO i metody Yarnella ([34]). Do określania strat na długości stosuje się wzór Manninga. Można analizować także przypadek ruchu rwącego pod mostem. Program umożliwia też prowadzenie obliczeń układu zwierciadła wody w przepuście i jego sąsiedztwie na podstawie rozwiązania równania Bernoulliego dla różnych wariantów przepustów – zatopionych, niezatopionych oraz dla zmiennego reżimu przepływu w przepuście. I.5.4. Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego Ze względu na brak numerycznych modeli dolin rzek Redy i Bolszewki, do wyznaczenia granic obszarów zalewowych zastosowano tradycyjną metodę wkreślania na mapę topograficzną zalewu na podstawie otrzymanych z obliczeń informacji dotyczących poziomów wody dla przepływu powodziowego Q1% i Q10% w zadanych przekrojach poprzecznych oraz analizy przebiegu warstwic. 29 II. WYZNACZENIE PRZEPŁYWÓW CHARAKTERYSTYCZNYCH I MAKSYMALNYCH PRAWDOPODOBNYCH ORAZ STREF ZAGROŻENIA POWODZIOWEGO W KANALE REDY, STARYM KORYCIE REDY I RZECE BOLSZEWCE II.1. CHARAKTERYSTYKA HYDROLOGICZNA ZLEWNI RZEK REDY I BOLSZEWKI II.1.1. Charakterystyka ogólna zlewni i rzeki Redy Zlewnia rzeki Redy znajduje się w północnej części Polski, na terenie województwa pomorskiego. Powierzchnia dorzecza wynosi 485,55 km2, długość rzeki 50,6 km. Źródła rzeki znajdują się we wsi Strzebielino, natomiast ujście w Zatoce Puckiej. Rys.II.1.1. Położenie rzeki Redy (Atlas samochodowy Polski) 30 II.1.2. Geomorfologia zlewni Na terenie zlewni rzeki Redy występują dwa zespoły form: wysoczyzny morenowe i pradoliny. Wysoczyzny zawdzięczają swoje istnienie głównie działalności lodowca, pradoliny natomiast powstały dzięki pracy wód, zwłaszcza roztopowych. Średnie wysokości względne, pomiędzy dnem pradolin, a górną krawędzią ich zboczy, wynoszą około 40 m. Maksymalnie sięgają do około 90 m. Skrajne punkty wysokościowe położone są przy ujściu Redy (0,0 m) i na północnywschód od Szemudzkiej Huty (232,8 m n. p. m.). Linię przewodnią w morfologii zlewni stanowią pradoliny: Kaszubska i rzeki Redy, które dzielą obszar wysoczyznowy na dwie jednostki regionalne. Od południa rozciąga się wysoczyzna Pojezierza Kaszubskiego. Po przeciwnej stronie pradolin występują odosobnione elementy wysoczyznowe Pobrzeża Kaszubskiego. Są to: Wysoczyzna Lęborska, Wysoczyzna Pucka. Na południowy wschód wysunięta jest Kępa Oksywska. Niezależnie od przynależności regionalnej, główną formą danej wysoczyzny jest morena denna, falista, przechodząca w krajobraz pagórkowaty. Pagórkowatość terenu wynika z lokalnego spiętrzenia materiału lodowcowego i erozyjnej działalności wód. Do ważniejszych form erozyjnych na wysoczyźnie należą przede wszystkim doliny rzeczne. Czołowe miejsce zajmują tu doliny Bolszewki i Gościciny jako najdłuższe i najbardziej urozmaicone. Wzdłuż zachodniej granicy dorzecza Redy. przebiega pasm moren czołowych natomiast większe wystąpienie pojedynczych pagórków morenowych możemy zaobserwować między Wejherowem, Gowinem i Przetoczynem. Od Gdyni do Rewy ciągnie się meandrem szerokie obniżenie Pradoliny Kaszubskiej. Odcina ono od reszty obszaru wysoczyznowego Kępę Oksywską i wschodnią część Wysoczyzny Puckiej. W okolicy osiedla Redy, Pradolina Kaszubska łączy się z Pradoliną RedyŁeby. Ta ostatnia oddziela od Pojezierza zachodnią część Wysoczyzny Puckiej i Wysoczyznę Lęborską. Na odcinku pomiędzy Bolszewem i Strzebielinem, Pradolina Redy-Łeby wygina się ku północy. W powstałe w ten sposób zakole wciska się od południa płat Pojezierza. W miejscach pradolin, gdzie uchodzą do nich poszczególne cieki wysoczyznowe, rozwinęły się stożki napływowe na przykład u wylotu dolin: Bolszewki i Cedronu. 31 II.1.3. Gleby Gleby doliny Redy i jej dopływów charakteryzują się znaczną zmiennością jakościową i przestrzenną w zakresie wierzchniej warstwy litosfery. Cechą charakterystyczną pokrywy litologicznej tego terenu jest duże spiaszczenie. Najczęściej występują tu piaski gliniaste zalegające w glinie oraz profile jednorodne w postaci piasków luźnych. Większe kompleksy utworów organicznych występują w dnach dolin rzecznych. Dolinę rzeki od źródeł do miejscowości Orle zalegają gleby torfowe, powyżej doliny prze-ważnie słabo gliniaste i częściowo luźne oraz lekkie i średnie. Od miejscowości Orle do Redy zalegają mady lekkie, a powyżej ich gleby luźne i słabo gliniaste. Ujście rzeki, od miasta Reda do morza, to bardzo szerokie pasmo (około 5000 metrów) gleb torfowych, powyżej których od strony północnej, zalegają gleby słabo gliniaste. II.1.4. Użytkowanie ziemi i zagospodarowanie terenu Na obszarze zlewni rzeki Redy występują: użytki zielone (dolina rzeki), lasy mieszane, lasy iglaste, grunty orne rozdrobnione, obszary zabudowy. Większe miasta i wsie na terenie zlewni rzeki Redy to: Wejherowo, Reda, Gościcino, Bolszewo, Luzino, Mrzezino. II.1.5. Warunki hydrogeologiczne Z wód podziemnych stosunkowo najlepiej rozpoznane są wody w utworach czwartorzędowych, które ze względu na swe warunki występowania i dynamikę dzielą się terytorialnie na wody wysoczyzn i wody pradolin. W przekroju pionowym danej wysoczyzny spotyka się zwykle trzy poziomy wodonośne przywiązane kolejno do utworów zlodowacenia bałtyckiego, interglacjału emskiego i zlodowacenia środkowopolskiego. W pionowym przekroju czwartorzędu pradolin występuje tylko jeden poziom wodonośny. Z głębszych wód podziemnych, występują wody w utworach trzeciorzędowych, a ponadto w minimalnym zakresie także wody w utworach kredowych i cechsztyńskich. II.1.6. Charakterystyka hydrograficzna i meteorologiczna zlewni rzeki Redy Powierzchnia dorzecza Redy wynosi 485,55 km2, natomiast długość rzeki Redy (wg Atlasu Podziału Hydrograficznego[22], 2005r) wynosi 50,6 km (44,9 km wg Podziału hydrologicznego z roku1983 [12]). 32 Źródła cieku położone są na stożku napływowym rzeki Łeby, około 1,5 km na północny-zachód od stacji kolejowej Strzebielino, na wysokości około 49 m n.p.m. Stąd rzeka Reda płynie w głównym kierunku północno-wschodnim i wschodnim. Reda uchodzi do Zatoki Puckiej, pomiędzy Rewą a Osłoninem (na terenie Nadmorskiego Parku Krajobrazowego). Górny i środkowy bieg Redy przebiega Pradoliną Redy-Łeby, dolny – Pradoliną Kaszubską. Średni spadek rzeki wynosi 0,98 ‰. Poniżej miejscowości Orle, koryto rzeki przyparte jest do stóp Wysoczyzny Puckiej przez stożek napływowy rzeki Bolszewki. Do cech charakterystycznych Redy należy wybitna asymetria jej dorzecza. Dobrze rozwinięte jest jej dorzecze prawe, o powierzchni 380 km2, złożone między innymi z takich dopływów jak Bolszewka z Gościciną i Cedron. Dorzecze lewe ma powierzchnię tylko 125 km2 i odwadniane jest wyłącznie przez małe cieki, z których największym jest Słuszewska Struga. Cechą szczególną dopływów Redy są ich duże spadki typowe dla rzek górskich. Tak duży spadek jest wynikiem specyficznych warunków morfologicznych obszaru. Rzeki te płyną przez dwie odmienne jednostki: pojezierze i pradoliny, a więc przez tereny o różnych wysokościach. Sieć hydrograficzną wraz z mapą zlewni przedstawiono na rys.II.1.2. Ważniejsze dane hydrograficzne większych cieków zlewni Redy przedstawiono w tablicy II.1.1. (wg Atlasu [14]). Tab.II.1.1. Zestawienie większych cieków zlewni Redy Wysokość [m n.p.m. Kr] Spadek Długość Pow. zlewni w km w km2 źródła ujścia [ ‰] Reda 50,6 485,55 49 0 0,98 Bolszewka 32,62 222,61 135 25 3,79 Gościcina (p) 33,52 113,33 194 34 5,33 Cedron (p) 12,73 30,69 75 20 7,85 Słuszewska Struga (l) 10,07 40,60 b.d. b.d. 5,86 Nazwa cieku 33 II.1.7. Jeziora w zlewni Redy Jeziora w zlewni rzeki Redy zlokalizowane są w źródłowych odcinkach dopływów Redy, co jest szczególną cechą charakterystyczną układu hydrograficznego zlewni. Całkowita powierzchnia jezior wynosi około 318,7 ha, co stanowi tylko około 0,66 % powierzchni zlewni rzeki Redy. Do stosunkowo największych, o powierzchni przekraczającej 50 ha, należą jeziora: Kamień, Wysoka, Lewinko i Otalżyno (87 ha). Rzeka Reda w okolicy miejscowości Orle przepływa przez jeziora Nowe Orle i Stare Orle, które są sztucznymi zbiornikami powstałymi wskutek eksploatacji złóż związków wapnia zalegających dolinę w tym rejonie. II.1.8. Opady atmosferyczne w zlewni rzeki Redy Na terenie zlewni Redy istnieją tylko dwa posterunki opadowe IMGW, dlatego do obliczeń opadu średniego w zlewni wykorzystuje się obserwacje z posterunków położonych w zlewniach innych rzek Przymorza w tym Raduni i Łeby. Uwzględniając wysokości opadów z następujących stacji opadowych: Gdynia, Wejherowo, Żelistrzewo, Domatowo, Wierzchucino, Pużyce, Przetoczyno, Mirachowo, Tępcz, Rębiska. z okresu od 1952 do 1999 obliczono średni opad roczny w tym okresie na terenie zlewni rzeki Redy. Opad ten wynosił około 680 mm. Najwyższe opady występują w rejonach od źródeł rzeki Reda do ujścia rzeki Bolszewka, najniższe natomiast na terenie zlewni rzeki Cedron. Średnie opady z wielolecia 1952 – 1990 w charakterystycznych przekrojach rzeki Redy i Bolszewki przedstawiono w tabeli II.1.2. 34 Tab.II.1.2. Opady średnie z wielolecia 1952 – 1990 w przekrojach charakterystycznych zlewni rzeki Redy Lp. Pow. Zlewni Średni opad Przekrój [km2] [mm] 1. Reda do wodowskazu Zamostne 126,26 730 2. Reda do Bolszewki 157,3 728 3. Bolszewka do wodowskazu Barłomino 71,9 698 4. Bolszewka do Gościciny 157,3 702 5. Gościcina – ujście 113,33 693 6. Bolszewka do wodowskazu Bolszewo 218,5 698 7. Bolszewka – ujście 222,61 699 8. Reda do wodowskazu Wejherowo 409,99 711 9. Reda do potoku Cedron 399,9 711 10. Cedron 30,69 686 11. Reda do ujścia Zatoki Puckiej 485,55 704 35 Rys.II.1.2. Mapa hydrograficzna zlewni Redy (wg B. Wróbel, 1966 r., Stosunki wodne zlewni Redy i Zagórskiej Strugi [9]) 36 ZATOKA PUCKA A=485,55km 2 2 2 J.ORLE km 3 1,32 (dopływ spod Tadzina) A=40,60km 2 A=125,95km A=85,35km km 5 0,6 2 2 2 2 km 3 6,29 Źró dła Rys.II.1.3. Schemat sieci hydrograficznej rzeki Redy (wg Atlasu podziału hydrograficznego Polski 2005r, [14]) 37 Źró dła A=113,33 km 2 A=157,3 wo d.BAR ŁOMINO A=71,9km 2 A=222,61km wo d.ZAMOSTNE A=126,26km km 3 5,98 SŁUSZEWSKA STRUGA rz.BOLSZEWKA km 3 2,62 wo d.BOLSZEWO 2 A=218,5km A=172,31 rz.GOŚCINA wo d. WEJHE ROWO 2 A=409,99km A=394,92 km 2 7,87 2 A=382,6 A=412,13km km 3 ,5 km 2 5,27 A=442,81km rz.CE DRON A=30,69 km km 2 ,84 km 2 2,57 km 1 4,4 km 0 ,0 II.1.9. Charakterystyka hydrologiczna – przekroje wodowskazowe Obecnie pomiary stanów i przepływów wody w zlewni Redy prowadzone są na 3 wodowskazach należących do sieci podstawowej IMGW w miejscowościach: - Wejherowo (rzeka Reda), - Zamostne (rzeka Reda), - Bolszewo (rzeka Bolszewka). Wodowskazy w Wejherowie i w Zamostnem założone zostały już w 1903 roku, jednak ze względu na zmiany koryta Redy oraz kilkakrotne zmiany rzędnej zera i zaginięcia dokumentów ciągłość obserwacji nie została zachowana. W okresie powojennym najdłuższy ciąg obserwacji posiada wodowskaz w Wejherowie umieszczony przy moście na drodze Wejherowo-Krokowa. Wodowskaz ten został przyjęty przez IMGW jako podstawowy profil porównawczy i na tej podstawie wydłużono ciągi obserwacyjne dla wodowskazu w Zamostnem. W wydanym w 2005 roku „ Atlasie podziału hydrograficznego Polski” IMGW [14] skorygowano i uaktualniono wszystkie dane dotyczące kilometrażu i powierzchni zlewni dla posterunków wodowskazowych i dla przekrojów charakterystycznych. W przypadku rzeki Redy wartości te często bardzo się różnią w porównaniu do wartości podawanych w dotychczasowych pracach IMGW jak np. „Podział hydrograficzny Polski”, IMGW, 1983r. [12]. Na rys.I.4.2. przedstawiono schemat sieci z aktualnymi danymi wg [14] z 2005r. W tablicy II.1.3. zestawiono podstawowe charakterystyki wodowskazów sieci IMGW podając zarówno nowe jak i stare kilometraże. Tab.II.1.3. Wodowskazy sieci IMGW Lp. Rzeka Wodowskaz Początek Powierzchnia obserwacji zlewni A [km2] ciągłych do H,Q 2004 2005 Km biegu rzeki do 2004 Poziom zera Kr 2005 [m npm] 1. Reda Zamostne 1971 110,9 126,26 31,40 35,98 28,01 2. Reda Wejherowo 1960 395,2 409,99 20,90 25,27 19,33 3. Bolszewka Bolszewo 1965 221,1 218,5 2,50 2,84 29,33 38 Oprócz sieci stałych posterunków IMGW istniała w zlewni sieć posterunków specjalnych, na których pomiary były wykonywane okresowo. Były to: sieć Przedsiębiorstwa Geologicznego, założona dla potrzeb budowy ujęcia w Pieleszewie w latach 1981-83 oraz sieć Politechniki Gdańskiej, dawnego Wydziału Inżynierii Środowiska (obecnie Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska), Katedry Hydrauliki i Hydrologii założona dla potrzeb opracowania modelu matematycznego jakości wód rzeki Redy w latach 1994-95 [33]. 39 II.1.10. Przepływy charakterystyczne główne w przekrojach kontrolowanych Na podstawie obserwacji i pomiarów w przekrojach wodowskazowych wyznaczono przepływy główne z wielolecia 1961-1990 w przekrojach wodowskazowych (Hydroprojekt [10]). Wartości przepływów charakterystycznych zestawiono w tablicy II.1.4. Tab.II.1.4. Przepływy charakterystyczne w przekrojach wodowskazowych rzeki Redy i Bolszewki Przekrój km Powierzchnia WWQ [km2] WSQ SSQ SNQ NNQ [m3/s] [m3/s] [m3/s] [m3/s] [m3/s] Zamostne 35,98 126,26 14,1 7,39 1,46 0,89 0,61 Wejherowo 25,27 409,99 20,9 13,8 4,35 1,67 0,67 Bolszewo 2,84 218,5 13,6 8,33 1,71 0,60 0,191 II.1.11. Przepływy charakterystyczne w przekrojach niekontrolowanych Przepływy charakterystyczne główne w przekrojach niekontrolowanych obliczono drogą transponowania ich z przekrojów wodowskazowych – punkt I.5.1.1. (Stachy, Fal [26],[25],[28]). Wartości przepływów charakterystycznych w przekrojach wodowskazowych rzek Redy i Bolszewki oraz w wybranych przekrojach obliczeniowych (niekontrolowanych) zestawiono w tablicy II.1.5. 40 Tab.II.1.5. Zestawienie przepływów charakterystycznych głównych w wybranych przekrojach rzek Redy i Bolszewki Przekrój nr km Q[m3/s] Powierzchnia zlewni [km2] WWQ WSQ SSQ SNQ NNQ Rzeka Reda Wodowskaz Zamostne 35,980 126,26 14,10 7,39 1,46 0,890 0,610 Wypływ z j.Orle 32,18 149,6 14,66 7,92 1,70 0,954 0,615 poniżej j. Orle r-2 31.58 157,06 14,84 8,09 1,77 0,977 0,617 most Orle r-8 30,45 162,12 14,96 8,20 1,83 0,989 0,618 przekrój Gwizdówka r-10 29,94 165,79 15,05 8,28 1,86 0,000 0,618 pow.ujścia Bolszewki r-17 27,88 172,31 15,20 8,43 1,93 1,017 0,620 27,81 394,92 20,54 13,46 4,20 1,632 0,667 poniżej.ujścia Bolszewki -jaz cementownia (Kanał+Stara Reda) r-23 26,73 396,59 20,58 13,50 4,21 1,633 0,667 ujście Starej Redy r-25 26,36 399,09 20,64 13,55 4,24 1,640 0,668 Wodowskaz Wejherowo r-29 25,27 409,99 20,90 13,80 4,35 1,670 0,670 13,60 8,33 1,71 0,60 0,191 Rzeka Bolszewka Wodowskaz Bolszewo b1 2,840 218.50 Jaz poniżej b5 2,150 219.59 13,67 8,37 1,73 0,603 0,192 most ul. Zamostna b6 1,815 219.98 13,69 8,39 1,73 0,604 0,192 most ul.Wodna poniżej b8 1,600 220.17 13,70 8,39 1,73 0,605 0,192 poniżej poł. z kanałem poniżej b10 1,230 220.37 13,72 8,40 1,74 0,605 0,193 b13 0,920 220.87 13,75 8,42 1,74 0,607 0,193 b15 0,650 221.32 13,78 8,44 1,74 0,608 0,193 b16 0,300 222.38 13,84 8,48 1,75 0,611 0,194 poniżej b18 0,000 222.61 13,86 8,49 1,75 0,611 0,195 ujście Bolszewki 41 II.2. OBLICZENIE PRZEPŁYWÓW MAKSYMALNYCH O OKREŚLONYM PRAWDOPODOBIEŃSTWIE PRZEWYŻSZENIA II.2.1. Przepływy maksymalne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia w przekrojach wodowskazowych Przepływy maksymalne roczne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia w przekrojach wodowskazowych Wejherowo, Zamostne i Bolszewo zostały obliczone na podstawie długich ciągów obserwacyjnych: z 38 lat (1961 - 1998) – Zamostne i 47 lat (19612007) dla Wejherowa i Bolszewa. Oliczenia wykonano zgodnie z metodyką opisaną w punkcie I.5.1.1. oraz podaną w pracy Ozga –Zielińska i inni [26, 27, 28], w której wybiera się najlepszy rozkład prawdopodobieństwa spośród czterech typów: gamma, logarytmicznonormalny, Weibulla i log-gamma. Otrzymane stąd wartości przepływów prawdopodobnych zostały przetransponowano następnie do wybranych niekontrolowanych przekrojów Redy i Bolszewki. Na podstawie danych wieloletnich przepływów maksymalnych rocznych, dla każdego wodowskazu został opracowany chronologiczny ciąg przepływów Qmax z podziałem na półrocza zimowe XI – IV i letnie V –X. Obliczenia dla każdego wodowskazu wykonano na podstawie powyższych ciągów obserwacji. Dane zostały poddane badaniu jednorodności a następnie wykonano obliczenia prawdopodobieństwa oddzielnie dla wezbrań roztopowych (zimowych) i deszczowych (letnich). Kolejnym krokiem obliczeń było wyznaczenie rozkładu prawdopodobieństwa przepływów maksymalnych rocznych niezależnie od ich genezy, jako funkcji alternatywy dwóch niewykluczających się zdarzeń niezależnych. Dla tego przypadku otrzymano najwyższe wartości Qmax,p i te wyniki z uwzględnieniem górnej granicy niepewności przyjęto do dalszych obliczeń. Ciągi danych oraz wyniki obliczeń przedstawiono na kolejnych rysunkach i w tablicach, dla wodowskazów na rzece Redzie: przekrój Wejherowo: na rys. II.2.1 i II.2.2., II.2.3 i tab. II.2.1, przekrój Zamostne na rys. II.2.4 i II.2.5., II.2.6 i tab. II.2.2 oraz dla przekroju Bolszewo na rzece Bolszewce na rys. II.2.7 i II.2.8., II.2.9 i tab. II.2.3. 42 Rys. II.2.1 Obserwowane przepływy Qmax Wejherowo dla okresu zimowego Rys. II.2.2 Obserwowane przepływy Qmax Wejherowo dla okresu letniego 43 Tab.II.2.1. Największe przepływy roczne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia jako kwantyle funkcji prawdopodobieństwa alternatywy, rzeka Reda, wodowskaz Wejherowo __________________________________________________________________________ | Prawdop.| Przepływ | Przedział | Błąd | Granice obszaru niepewności | altern. |maksymalny| ufności |kwantyla| kwantyla __________________________________________________________________________ | p[%] | Qmax,p | Palfa=84% |sigma[%]| dolna | górna __________________________________________________________________________ | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 99.90 99.50 99.00 98.50 98.00 95.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 5.00 2.00 1.00 0.50 0.20 0.10 0.05 0.02 0.01 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 5.32 6.31 6.86 7.24 7.53 8.64 9.74 11.18 12.29 13.27 14.21 15.17 16.20 17.42 19.12 20.53 22.15 23.26 24.34 25.80 27.01 28.39 30.43 32.08 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 5.9| 6.7| 7.3| 7.7| 8.0| 9.1| 10.2| 11.7| 12.8| 13.8| 14.7| 15.7| 16.8| 18.0| 19.9| 21.4| 23.2| 24.4| 25.6| 27.3| 28.8| 30.6| 33.1| 35.1| 10.08| 6.26| 6.11| 6.00| 5.91| 5.54| 5.15| 4.61| 4.23| 3.92| 3.69| 3.54| 3.48| 3.55| 3.85| 4.21| 4.64| 4.94| 5.28| 6.00| 6.76| 7.60| 8.73| 9.57| 5.2 6.2 6.8 7.2 7.5 8.6 9.7 10.9 11.9 12.8 13.7 14.7 15.9 17.3 19.1 20.4 22.0 23.0 24.0 25.2 26.0 26.9 28.1 28.7 WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-LG WE-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LN LG-LN LG-GA GA-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 6.3 7.1 7.5 7.8 8.0 8.9 9.8 11.2 12.3 13.3 14.2 15.2 16.2 17.5 20.0 22.4 25.5 27.9 30.4 33.7 36.3 39.0 41.0 43.6 LG-LG LG-LN LG-LN LG-LN LG-GA LN-WE GA-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-LG WE-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG __________________________________________________________________________ UWAGA: znak zapytania przy wartości kwantyla oznacza, że błąd kwantyla jest większy od 20% (liczebność próby losowej jest zbyt mała). Zastosowane skróty oznaczeń typów rozkładów: GA WE LN LG 44 - rozkład rozkład rozkład rozkład gamma, Weibulla, log-normalny, log-gamma, Rys. II.2.3 Wyniki dla metody alternatywy dwóch niewykluczających się zdarzeń niezależnych, rzeka Reda, wodowskaz Wejherowo (tab. II.2.1) 45 Rys. II.2.4 Obserwowane przepływy Qmax Zamostne dla okresu zimowego Rys. II.2.5 Obserwowane przepływy Qmax Zamostne dla okresu letniego 46 Tab.II.2.2. Największe przepływy roczne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia jako kwantyle funkcji prawdopodobieństwa alternatywy rzeka Reda, przekrój Zamostne __________________________________________________________________________ | Prawdop.| Przepływ | Przedział | Błąd | Granice obszaru niepewności | altern. |maksymalny| ufności |kwantyla| kwantyla __________________________________________________________________________ | p[%] | Qmax,p | Palfa=84% |sigma[%]| dolna | górna __________________________________________________________________________ | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 99.90 99.50 99.00 98.50 98.00 95.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 5.00 2.00 1.00 0.50 0.20 0.10 0.05 0.02 0.01 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 2.13 2.48 2.71 2.88 3.01 3.56 4.14 4.97 5.64 6.28 6.91 7.59 8.37 9.34 10.79 12.08 13.63 14.72 15.75 17.05 17.99 18.89 20.04 20.58 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 2.2| 2.6| 2.9| 3.1| 3.2| 3.8| 4.4| 5.3| 6.0| 6.6| 7.3| 8.0| 8.8| 9.9| 11.5| 13.0| 14.9| 16.3| 17.6| 19.3| 20.6| 21.8| 23.4| 24.3| 5.37| 6.73| 7.05| 7.14| 7.16| 6.97| 6.59| 6.06| 5.74| 5.56| 5.49| 5.54| 5.73| 6.12| 6.99| 8.01| 9.53| 10.72| 11.89| 13.35| 14.39| 15.36| 16.62| 17.84| 2.1 2.5 2.7 2.9 3.0 3.5 4.0 4.8 5.4 6.0 6.7 7.4 8.2 9.3 10.8 12.1 13.6 14.7 15.8 17.1 18.0 18.9 20.0 20.6 WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE GA-LG GA-LG GA-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LN LG-GA WE-GA WE-GA WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 2.2 2.6 2.9 3.0 3.2 3.7 4.2 5.0 5.6 6.3 6.9 7.6 8.4 9.6 11.8 14.1 17.5 20.3 23.4 28.0 31.9 36.3 41.0 46.7 LG-LG LG-LN LG-GA LG-GA LG-GA LG-GA LG-GA WE-GA WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-LG GA-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG __________________________________________________________________________ UWAGA: znak zapytania przy wartości kwantyla oznacza, że błąd kwantyla jest większy od 20% (liczebność próby losowej jest zbyt mała). Zastosowane skróty oznaczeń typów rozkładów: GA WE LN LG 47 - rozkład rozkład rozkład rozkład gamma, Weibulla, log-normalny, log-gamma, Rys. II.2.6 Wyniki dla metody alternatywy dwóch niewykluczających się zdarzeń niezależnych , rzeka Reda, wodowskaz Zamostne (tab. II.2.2) 48 Rys. II.2.7 Obserwowane przepływy Qmax Bolszewo dla okresu zimowego Rys. II.2.8 Obserwowane przepływy Qmax Bolszewo dla okresu letniego 49 Tab.II.2.3. Największe przepływy roczne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia jako kwantyle funkcji prawdopodobieństwa alternatywy rzeka Bolszewka, przekrój Bolszewo __________________________________________________________________________ | Prawdop.| Przepływ | Przedział | Błąd | Granice obszaru niepewności | altern. |maksymalny| ufności |kwantyla| kwantyla __________________________________________________________________________ | p[%] | Qmax,p | Palfa=84% |sigma[%]| dolna | górna __________________________________________________________________________ | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 99.90 99.50 99.00 98.50 98.00 95.00 90.00 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 5.00 2.00 1.00 0.50 0.20 0.10 0.05 0.02 0.01 | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 2.30 | 2.84 | 3.16 | 3.39 | 3.57 | 4.27 | 4.98 | 5.95 | 6.71 | 7.40 | 8.06 | 8.75 | 9.50 | 10.41 | 11.70 | 12.79 | 14.08 | 14.98 | 15.87 | 17.08 | 18.07 | 19.17 | 20.72?| 21.96?| 2.5| 3.1| 3.4| 3.7| 3.9| 4.6| 5.3| 6.3| 7.1| 7.8| 8.5| 9.2| 10.0| 10.9| 12.4| 13.6| 15.2| 16.5| 17.8| 19.7| 21.3| 22.9| 25.2| 27.1| 8.90| 9.13| 9.00| 8.84| 8.70| 8.05| 7.35| 6.45| 5.86| 5.42| 5.12| 4.93| 4.89| 5.05| 5.61| 6.37| 8.09| 10.05| 12.33| 15.42| 17.61| 19.55| 21.80| 23.28| 2.3 2.8 3.2 3.4 3.6 4.2 4.8 5.6 6.3 7.0 7.7 8.4 9.4 10.4 11.7 12.8 14.1 15.0 15.9 17.1 18.1 19.2 20.7 22.0 WE-WE WE-WE WE-WE WE-LG WE-LG WE-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-GA LG-GA WE-GA WE-GA WE-GA WE-GA WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 2.7 3.2 3.4 3.6 3.7 4.3 5.0 5.9 6.7 7.4 8.1 8.7 9.5 10.7 12.9 15.1 18.2 20.7 23.4 27.3 30.6 34.2 39.5 41.1 LG-LG LG-GA LG-GA LG-GA LG-GA LN-GA WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-WE WE-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG LG-LG __________________________________________________________________________ UWAGA: znak zapytania przy wartości kwantyla oznacza, że błąd kwantyla jest większy od 20% (liczebność próby losowej jest zbyt mała). Zastosowane skróty oznaczeń typów rozkładów: GA WE LN LG 50 - rozkład rozkład rozkład rozkład gamma, Weibulla, log-normalny, log-gamma, Rys. II.2.9 Wyniki dla metody alternatywy dwóch niewykluczających się zdarzeń niezależnych , rzeka Bolszewka , wodowskaz Bolszewo (tab. II.2.3) II.2.2. Przepływy maksymalne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia – wyniki obliczeń w przekrojach niekontrolowanych Przepływy maksymalne o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia w przekrojach niekontrolowanych obliczono drogą transponowania ich z przekrojów wodowskazowych – punkt I.5.1. (Stachy, Fal 1.3 [26],[25]). Wartości przepływów maksymalnych o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia w przekrojach wodowskazowych rzek Redy i Bolszewki oraz w wybranych przekrojach obliczeniowych (niekontrolowanych) zestawiono w tablicy II.2.4. 51 Tablica II.2.4. Zestawienie przepływów maksymalnych prawdopodobnych w wybranych przekrojach rzek Redy i Bolszewki Przekrój nr km Powierzchnia Qmax [m3/s] zlewni [km2] p=0,1% p=0,5% p=1% p=10% Rzeka Reda Wodowskaz Zamostne Wypływ z j.Orle poniżej j. Orle most Orle przekrój Gwizdówka pow.ujścia Bolszewki poniżej.ujścia Bolszewki -jaz cementownia (Kanał+Stara Reda) ujście Starej Redy Wodowskaz Wejherowo 35,98 126,26 32,10 23,50 20,40 11,90 r-2 r-8 32,18 31.58 30,42 149,6 157,06 162,12 32,45 32,56 32,63 24,07 24,25 24,37 21,02 21,21 21,35 12,57 12,78 12,92 r-10 29,94 165,79 32,69 24,46 21,45 13,03 r-17 27,88 172,31 32,78 24,62 21,62 13,22 27,81 394,92 36,08 30.03 27,50 19.573 r-23 26,73 396,59 36,10 30,04 27,55 19,62 r-25 26,36 399,09 36,14 30,14 27,61 19,69 r-29 25,27 409,99 36,30 30,40 27,90 20,00 24,38 18,33 15,80 7,873 24,44 18,44 15,91 7,99 Rzeka Bolszewka 2,840 218.50 30,60 23,4 20,70 12.900 Stara Reda Stara Reda sr-4 Stara Reda sr-4 do sr-7 Wodowskaz Bolszewo b1 poniżej Jaz most ul. Zamostna 2,150 219.59 30.753 23.517 20.803 12.964 1,815 219.98 30.807 23.558 20.840 12.987 1,600 220.17 30.834 23.579 20.859 12.999 1,230 220.37 30.862 23.601 20.878 13.011 b13 0,920 220.87 30.932 23.654 20.925 13.040 b15 0,650 221.32 30.995 23.702 20.967 13.066 b16 0,300 222.38 31.143 23.816 21.068 13.129 poniżej b18 0,000 222.61 31.176 23.840 21.089 13.143 b5 b6 poniżej most ul.Wodna poniżej poł. z kanałem ujście Bolszewki do Redy do 1,08 1,08 do 0,00 b8 poniżej b10 52 II.3. IDENTYFIKACJA HYDRAULICZNYCH PARAMETRÓW KORYT CIEKÓW Pomiary hydrometryczne, mające na celu identyfikację współczynnika szorstkości na odcinkach koryta rzek Bolszewki, Redy i Starej Redy, zostały wykonane w dwóch kampaniach pomiarowych. Pierwszą z nich wykonano w czerwcu 2007r. na rzece Bolszewce oraz na kanale ulgi poniżej jazu. Drugą wykonano we sierpniu 2008r w przekrojach na rzece Redzie i w korycie Starej Redy. W dniach od 02.06.2007 do 03.06.2007r. wykonano pomiary natężenia przepływu w wybranych przekrojach na rzece Bolszewce oraz przyległym kanale ulgi, kanał „C”. Wybrano 5 przekrojów, których położenie przedstawiono w tab.II.3.1. W wyniku przeprowadzonych pomiarów, obliczono w każdym z przekrojów przepływ, pole, obwód zwilżony oraz promień hydrauliczny. Korzystając z pomierzonych spadków dna kanału i zwierciadła wody oraz formuły Manninga wyznaczono współczynniki szorstkości n dla poszczególnych przekrojów. Otrzymane wyniki przedstawiono w tab.II.3.1. Pomiary natężenia przepływu w przekrojach zlokalizowanych w starym korycie rzeki Redy i na kanale Redy wykonano 30.08.2008r. W tym przypadku wybrano także 5 przekrojów (3 na kanale Redy i 2 w starym korycie Redy), których położenia przedstawiono w tab.II.3.2. W tabeli tej przedstawiono również obliczone w każdym z przekrojów przepływ, powierzchni pola przekroju poprzecznego, obwód zwilżony, promień hydrauliczny i współczynniki szorstkości wg Manninga n. Tab.II.3.1. Zestawienie wyników pomiarów natężenia przepływu, prędkości średniej, spadku zwierciadła wody oraz obliczonych współczynników oporu n w przekrojach pomiarowych na rzece Bolszewce L A 2 vśr Q I n 3 -1/3 [km] [m ] [m/s] [m /s] [/] [m /s] 2+667 2,208 0,385 0,851 0,00075 0,052 2+140 2,324 0,397 0,922 0,00287 0,058 1+590 2,815 0,387 1,089 0,00268 0,061 0+980 3,445 0,330 1,137 0,00047 0,064 0+050 9,600 0,137 1,317 0,00059 0,072 Jak wynika z przedstawionych w tab.II.3.1 wyników, obliczony współczynnik szorstkości n, w zakresie analizowanych napełnień i przepływów, zmienia się odcinkami i dla koryta głównego rzeki Bolszewki kształtuje się od n=0.052 do n=0.072. 53 Tab.II.3.2. Zestawienie wyników pomiarów natężenia przepływu, prędkości średniej, spadku zwierciadła wody oraz obliczonych współczynników oporu n w przekrojach pomiarowych w Kanale Redy oraz w starym korycie Redy L A vśr Q I n [m/s] 3 [m /s] [/] -1/3 29+000 (r13) 11,812 0,21 2,428 0,00016 0,072 27+055 (r21) 14,176 0,23 3,261 0,00023 0,069 25+325 (r28) 9,796 0,48 4,714 0,00151 0,059 1+860 (sr7) 1,118 0,10 0,112 0,00024 0,079 0+755 (sr11) 2,095 0,39 0,814 0,00283 0,059 2 [km] [m ] [m /s] Obliczony i zestawiony w tab.II.3.2 współczynnik szorstkości n dla rzeki Redy, w zakresie analizowanych napełnień i przepływów, zmienia się odcinkami i dla koryta głównego kształtuje się od n=0.059 do n=0.072, dla starego koryta Redy od n=0.059 do n=0.079. Zaprezentowane wyniki współczynników szorstkości zbliżone są do współczynników dla koryt naturalnych, podawanych w literaturze ([31], [28], [34]). Do dalszych obliczeń przyjęto we wszystkich analizowanych ciekach zmienny odcinkami współczynnik szorstkości (tab.II.3.3). Tab.II.3.3. Zestawienie przyjętych w obliczeniach współczynników szorstkości Odcinek koryta [km] n teren zalewowy lewy brzeg koryto główne teren zalewowy prawy brzeg Bolszewka 2.840 – 2.150 0.120 0.055 0.120 2.150 – 1.590 0.120 0.060 0.120 1.590 – 0.650 0.120 0.065 0.120 0.650 – 0.000 0.120 0.070 0.120 Reda - Kanał Redy 31.735 – 27.875 0.120 0.070 0.120 27.875 – 26.750 0.120 0.075 0.120 26.750 – 25.270 0.120 0.060 0.120 koryto Starej Redy 3.880 – 1.700 0.120 0.080 0.120 1.700 – 0.000 0.120 0.060 0.120 54 II.4. OBLICZENIA HYDRAULICZNE Modele numeryczne rzek Redy, Starej Redy i Bolszewki na analizowanych odcinkach, wykonano wykorzystując dane dotyczące geometrii, przebiegu koryta, kilometrażu oraz zabudowy hydrotechnicznej z dostępnych opracowań i aktualnych pomiarów własnych [5], [6], [35], [36]. Podstawowe dane do przeprowadzenia obliczeń stanowiły zatem: pomierzone geodezyjne przekroje poprzeczne wraz z zabudową, zidentyfikowane uprzednio współczynniki oporów przepływu wg Manninga oraz obliczone wielkości przepływów charakterystycznych maksymalnych prawdopodobnych. Przekroje obliczeniowe w modelu zagęszczono interpolując parametry ze zmiennym krokiem od 20 m do 50 m. Obliczenia hydrauliczne profili zwierciadła wody wykonano dla maksymalnych przepływów o różnych prawdopodobieństwach przewyższenia. Przepływy maksymalne Q10% i Q1% były podstawą do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego. Wartości przepływów i rozkład wydatków wzdłuż poszczególnych cieków przyjęto zgodnie z obliczeniami hydrologicznymi (p. II.2 niniejszego opracowania). Obliczenia uwzględniają stan istniejący i oparte są na aktualnych pomiarach. Wyniki dla głównych przekrojów obliczeniowych zestawiono w tab. II.4.1 – dla rzeki Redy (Kanał Redy), II.4.2 – Starej Redy i II.4.3 dla Bolszewki. Wykonując obliczenia hydrauliczne przyjęto szereg założeń dotyczących istniejącego obwałowania rzek. W przypadku rzeki Redy (Kanału Redy) na podstawie opracowania [42] oraz wizji lokalnej w terenie przyjęto, że obwałowania ciągłe występują na obu brzegach na całym odcinku od Cementowni Wejherowo (km 26+760) do mostu w Bolszewie (km 28+080). W przypadku obwałowania ciągłego przyjmowano, że obliczone zwierciadło wody układające się poniżej korony wałów nie powoduje bezpośredniego zagrożenia powodziowego, a jedynie zagrożenie potencjalne, w przypadku awarii wału, co znalazło odzwierciedlenie w naniesionych na mapie zasięgach poszczególnych stref. Powyżej mostu w Bolszewie występuje jedynie obwałowanie lewobrzeżne zanikające przed km 29+000. Powyżej spotyka się na obu brzegach przerywane, odcinkowe obwałowania, stanowiące prawdopodobnie odkłady urobku z pogłębiania kanału. Odcinkiem częściowo obwałowanym jest również fragment kanału między miejscowością Orle (km 30+500) a miejscem wypływu kanału z jeziora Orle (km 32+180). Jednakże na tym odcinku obwałowanie również jest poprzerywane odpływami rowów melioracyjnych z okolicznych łąk bez budowli zamykających, co powoduje że wały nie stanowią praktycznie żadnej ochrony przeciwpowodziowej. W obliczeniach hydraulicznych przyjęto, że na odcinkach nieobwałowanych oraz tam gdzie istnieją nieciągłości wałów, wystąpienie wody na teren zalewowy następuje zaraz 55 po wypełnieniu koryta głównego. W takim przypadku teren zalewowy leżący na zawalu zaliczano do strefy bezpośredniego zagrożenia powodziowego. Dodatkowo do strefy zagrożenia bezpośredniego włączono również obszary terenów chronionych ciągłym obwałowaniem, w sytuacjach gdy następowało wystąpienie wody na teren zalewowy w przekrojach zlokalizowanych bezpośrednio powyżej rozpoczynającego się obwałowania. Taki przypadek wystąpił na lewym brzegu Kanału Redy na odcinku, gdzie obok kanału przebiega dolina i koryto Starej Redy. Dla analizowanego, niemal trzykilometrowego, odcinka rzeki Bolszewki przyjęto, że ciągłe obwałowanie występuje jedynie w ujściowym fragmencie biegu rzeki. Na brzegu prawym jest to odcinek od ujścia (km 0+000) do przekroju około km 0+720. Niestety powyżej tego odcinka obwałowanie nie istnieje i wobec obliczonych poziomów wody prawobrzeżny wał nie stanowi ochrony przeciwpowodziowej. Na brzegu lewym w ostatnim czasie wykonano modyfikację ukształtowania terenu, którą uwzględniono w obliczeniach hydraulicznych. Wobec wspominanej zmiany rzeźby terenu przyjęto, że ciągłe obwałowanie rzeki Bolszewki na lewym brzegu występuje tylko poniżej km 0+300. Fragment doliny znajdujący się na lewym zawalu tego odcinka cieku włączono na mapie do strefy zagrożenia potencjalnego. Do obliczeń położenia zwierciadła wody w analizowanych ciekach konieczna była znajomość warunków brzegowych. W przekrojach (początkowych, dopływowych) analizowanych odcinków zakładano wartość natężenia przepływu, zgodną z obliczeniami hydrologicznymi. W przekrojach odpływowych (koniec obszaru objętego obliczeniami) niezbędna była znajomość poziomów wody. W przypadku rzeki Redy przekrojem odpływowym (końcowym) był przekrój wodowskazowy (wodowskaz Wejherowo). Zadawano tu rzędną zwierciadła zgodną z opracowaną wcześniej krzywą przepływu dla tego przekroju. W przekroju kończącym koryto Starej Redy (ujście do Redy poniżej cementowni) zdawano rzędną wynikającą z układu zwierciadła w korycie Redy na odcinku cementownia – wodowskaz Wejherowo. W przypadku Kanału Redy wystąpiła także konieczność przyjęcia wartości piętrzenia na jazie w Cementowni Wejherowo stanowiącego przekrój odpływowy z Kanału Redy. Zgodnie z informacjami na temat maksymalnego możliwego wypełnienia kanału na odcinku od jazu ulgi (km 27+810) do cementowni [42 oraz informacje z pozwolenia wodnoprawnego], przyjęto maksymalny poziom zwierciadła w końcowym odcinku kanału równy 26,0 m npm. W ten sposób wymuszono najbardziej niekorzystne warunki przepływu pozorujące zagrożenie powodziowe mogące wystąpić w trakcie wezbrania o maksymalnych natężeniach odpowiadających prawdopodobieństwu 10% i 1%. 56 W obliczeniach hydraulicznych dla rzeki Bolszewki przyjęto jako warunek brzegowy rzędną zwierciadła wody w Kanale Redy w miejscu ujścia rzeki Bolszewki do Kanału. Przyjęto najniekorzystniejszą sytuację – poziom zwierciadła wody w Kanale Redy wyznaczony dla przepływu Q1%, czyli rzędną 26,50 m npm. Jest to rzędna wyznaczona obliczeniach wykonanych dla Kanału Redy oraz zbliżona do wartości oszacowanej w opracowaniu IMGW „Studium określające …” 2002 [5] i [6]. Wyniki obliczeń profilu zwierciadła wody w Kanale Redy, starej Redy i w Bolszewce dla przepływów maksymalnych o prawdopodobieństwie przekroczenia 10% i 1% przedstawiono w trzech postaciach: • w formie graficznej jako profil podłużny rzeki z zaznaczonym przebiegiem linii zwierciadła wody dla poszczególnych wydatków, • w postaci rysunków i fotografii charakterystycznych przekrojów koryta i jego zabudowy z naniesionymi poziomami wód charakterystycznych oraz • jako tabelaryczne zestawienie wyników obliczeń rzędnej zwierciadła wody w głównych węzłach obliczeniowych rzeki. Profile podłużne przedstawiono na rysunkach: Kanał Redy – rys. II.4.1, Stara Reda – rys. II.4.3 oraz Bolszewka – rys. II.4.5. Fotografie charakterystycznych przekrojów z poziomami wód Q1% i Q10% zamieszczono na rys. II.4.2 – Kanał Redy, rys. II.4.4 – Stara Reda i rys. II.4.6 – Bolszewka, natomiast tabelaryczne zestawienia rzędnych zwierciadła wody zawierają tabele II.4.1 – Kanał Redy, II.4.2 – Stara Reda oraz II.4.3 – dla Bolszewki. Rzędne w tych tabelach podano w m npm Kr. W przypadku analizowanych cieków widoczne jest, że zwierciadło wody w wielu miejscach ma kształt krzywej spiętrzenia. Z położenia zwierciadła na niektórych odcinkach rzek wynika, że dojdzie do wystąpienia wody poza granice koryt powodującego podtapianie okolicznych terenów. Strefy zagrożenia związanego z przepływem wód wezbraniowych w analizowanych rzekach przedstawiono na końcu niniejszego opracowania na załączonej mapie (rys. III.1). Wykorzystując profile zwierciadła wody Q1% i Q10% przedstawiono na mapie obszary zagrożone podtopieniem. 57 II.4.1. Wyniki obliczeń profilu zwierciadła wody w Kanale Redy Tab.II.4.1. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla rzeki Redy – Kanał Redy wykonanych programem HEC-RAS km rzeki przekrój przepływ Q 10% (m3/s) rzędna dna (m) rzędna zw. (m) 31.735 31.575 31.325 31.030 30.910 30.705 30.415 30.260 29.940 29.550 29.320 29.000 28.815 28.510 28.085 27.875 27.810 27.670 27.455 27.350 27.055 26.810 26.730 26.465 26.290 25.950 25.635 25.325 25.270 r-1 r-2 r-3 r-4 r-5 r-6 r-8 r-9 r-10 r-11 r-12 r-13 r-14 r-15 r-16 r-17 jaz ulgi r-18 r-19 r-20 r-21 r-22 r-23 r-24 r-25 r-26 r-27 r-28 r-29 12.78 12.78 12.78 12.78 12.78 12.78 12.92 12.92 13.03 13.03 13.03 13.03 13.03 13.03 13.03 13.22 19.57 11.70 11.70 11.70 11.70 11.70 11.70 11.70 19.69 19.69 19.69 20.00 20.00 23.64 23.82 24.24 24.16 23.80 24.07 24.23 23.96 23.85 23.55 23.34 23.43 23.75 23.37 23.32 23.39 23.39 23.38 23.37 23.35 23.29 23.56 20.29 20.39 19.20 18.83 19.45 19.17 19.09 26.95 26.95 26.93 26.90 26.88 26.84 26.73 26.69 26.63 26.59 26.56 26.49 26.45 26.37 26.26 26.21 26.19 26.15 26.11 26.09 26.02 26.00 22.35 21.87 21.79 21.67 21.34 21.14 21.07 napełnienie przepływ koryta Q 1% (m) (m3/s) 3.31 3.13 2.69 2.74 3.08 2.77 2.50 2.73 2.78 3.04 3.22 3.06 2.70 3.00 2.94 2.82 2.80 2.77 2.74 2.74 2.73 2.44 2.06 1.48 2.59 2.84 1.89 1.97 1.98 58 21.21 21.21 21.21 21.21 21.21 21.21 21.35 21.35 21.45 21.45 21.45 21.45 21.45 21.45 21.45 21.62 27.50 23.00 23.00 23.00 23.00 23.00 23.00 23.00 27.61 27.61 27.61 27.90 27.90 rzędna dna (m) rzędna napełnienie zw. koryta (m) (m) 23.64 23.82 24.24 24.16 23.80 24.07 24.23 23.96 23.85 23.55 23.34 23.43 23.75 23.37 23.32 23.39 23.39 23.38 23.37 23.35 23.29 23.56 20.29 20.39 19.20 18.83 19.45 19.17 19.09 27.42 27.42 27.41 27.38 27.35 27.31 27.16 27.13 27.06 27.03 27.00 26.95 26.91 26.80 26.62 26.54 26.51 26.45 26.34 26.29 26.07 26.00 22.96 22.22 22.10 22.00 21.62 21.38 21.33 3.78 3.60 3.17 3.22 3.55 3.24 2.93 3.17 3.21 3.48 3.66 3.52 3.16 3.43 3.30 3.15 3.12 3.07 2.97 2.94 2.78 2.44 2.67 1.83 2.90 3.17 2.17 2.21 2.24 59 Rys.II.4.1. Profil podłużny rzeki Redy (wynik z programu HEC-RAS) Elevation (m) 10 25 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 km 25.270 - przekrój R-29 - wodowskaz Wejherowo km 25.330 - most drogowy - Wejherowo km 25.635 - przekrój R-27 km 25.950 - przekrój R-26 26 km 26.290 - przekrój R-25 km 26.465 - przekrój R-24 km 26.730 - przekrój R-23 km 26.810 - przekrój R-22 27 km 27.055 - przekrój R-21 km 27.350 - przekrój R-20 km 27.455- przekrój R-19 km 27.670 - przekrój R-18 km 27.810 - jaz ulgowy km 27.875 - przekrój R-17 28 km 28.065 - przekrój dodatkowy Main Channel Distance (km) km 28.510 - przekrój R-15 km 28.815 - przekrój R-14 29 km 29.000 - przekrój R-13 km 29.320 - przekrój R-12 km 29.550 - przekrój R-11 km 29.940 - przekrój R-10 30 km 30.260 - przekrój R-9 km 30.415 - przekrój R-8 km 30.445 - przekrój dodatkowy km 30.705 - przekrój R-6 km 30.910 - przekrój R-5 31 km 31.030 - przekrój R-4 Rys.II.4.2. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla rzeki Redy km 31.735 - przekrój R-1 - wylot z jeziora Orle 32 Legend Q 1% Elevation (m) 30 Q 10% Dno 28 Korona Koryto 26 24 22 0 100 200 300 400 500 Station (m) km 31.575 - przekrój R-2 32 Legend 31 Q 1% Elevation (m) 30 Q 10% 29 Dno 28 Korona Koryto 27 26 25 24 23 0 100 200 300 Station (m) 60 400 500 600 km 31.325 - przekrój R-3 30 Legend Q 1% 29 Elevation (m) Q 10% Dno 28 Korona 27 Koryto 26 25 24 0 100 200 300 400 500 600 Station (m) km 31.030 - przekrój R-4 34 Legend Q 1% Elevation (m) 32 Q 10% Dno 30 Koryto 28 26 24 0 100 200 300 Station (m) 61 400 500 km 30.910 - przekrój R-5 Elevation (m) 31 Legend 30 Q 1% 29 Q 10% Dno 28 Koryto 27 26 25 24 23 0 50 100 150 200 250 300 Station (m) km 30.705 - przekrój R-6 32 Legend 30 Q 10% Elevation (m) Q 1% Dno Koryto 28 26 24 0 20 40 60 80 100 Station (m) 62 120 140 160 180 km 30.465 - przekrój R-7 31 Legend Q 1% 30 Q 10% Elevation (m) 29 Dno 28 Koryto 27 26 25 24 0 50 100 150 200 250 300 Station (m) km 30.450 - ruiny mostu - Orle 31 Legend Q 1% 30 Q 10% Elevation (m) 29 Dno 28 Koryto 27 26 25 24 0 50 100 150 Station (m) 63 200 250 300 km 30.420 - most drogowy - Orle 34 Legend Q 1% Elevation (m) 32 Q 10% Dno 30 Koryto 28 26 24 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Station (m) km 30.415 - przekrój R-8 34 Legend Q 1% Elevation (m) 32 Q 10% Dno 30 Koryto 28 26 24 0 50 100 150 200 Station (m) 64 250 300 350 400 km 30.260 - przekrój R-9 32 Legend 31 Q 1% Elevation (m) 30 Q 10% 29 Dno 28 Koryto 27 26 25 24 23 0 50 100 150 200 250 Station (m) km 29.940 - przekrój R-10 32 Legend Q 1% Elevation (m) 30 Q 10% Dno 28 Koryto 26 24 22 0 50 100 150 Station (m) 65 200 250 km 29.550 - przekrój R-11 Elevation (m) 38 Legend 36 Q 1% 34 Q 10% Dno 32 Korona 30 Koryto 28 26 24 22 0 50 100 150 200 250 Station (m) km 29.320 - przekrój R-12 50 Legend Q 1% 45 Elevation (m) Q 10% Dno 40 Korona 35 Koryto 30 25 20 0 100 200 300 Station (m) 66 400 500 km 29.000 - przekrój R-13 30 Legend Q 1% 29 Q 10% Elevation (m) 28 Dno 27 Korona Koryto 26 25 24 23 0 50 100 150 200 250 Station (m) km 28.815 - przekrój R-14 32 Legend Q 1% Elevation (m) 30 Q 10% Dno 28 Korona Koryto 26 24 22 0 50 100 150 Station (m) 67 200 250 km 28.510 - przekrój R-15 32 Legend Q 1% Elevation (m) 30 Q 10% Dno 28 Korona Koryto 26 24 22 0 50 100 150 200 250 300 350 Station (m) km 28.085 - przekrój R-16 28 Legend Q 1% Elevat ion (m) 27 Q 10% 26 Dno 25 Wal Brze g 24 23 22 0 50 100 150 200 Station (m) 68 250 300 350 km 28.080 - most drogowy - Bolszewo Elevat ion (m) 29 Legend 28 Q 1% 27 Q 10% Dno 26 Wal 25 B rze g 24 23 22 0 50 100 150 200 250 300 350 S tation (m) km 27.875 - przekrój R-17 28 Legend Q 1% 27 Elevation (m) Q 10% Dno 26 Korona 25 Koryto 24 23 22 0 50 100 150 Station (m) 69 200 250 km 27.810 - jaz ulgowy 28 Legend Q 1% 27 Elevation (m) Q 10% Dno 26 Korona 25 Koryto 24 23 22 0 50 100 150 200 250 Station (m) km 27.670 - przekrój R-18 28 Legend Q 1% 27 Elevation (m) Q 10% Dno 26 Korona 25 Koryto 24 23 22 0 100 200 300 Station (m) 70 400 500 600 km 27.455- przekrój R-19 34 Legend Q 1% 32 Elevation (m) Q 10% Dno 30 Korona 28 Koryto 26 24 22 0 100 200 300 400 500 Station (m) km 27.350 - przekrój R-20 29 Legend Q 1% 28 Q 10% Elevation (m) 27 Dno 26 Korona Koryto 25 24 23 22 0 100 200 Station (m) 71 300 400 km 27.055 - przekrój R-21 32 Legend Q 1% 30 Elevation (m) Q 10% Dno 28 Korona 26 Koryto 24 22 20 0 100 200 300 400 500 600 Station (m) km 26.810 - przekrój R-22 27.0 Legend 26.5 Q 10% Q 1% Elevation (m) 26.0 Dno 25.5 Koryto 25.0 24.5 24.0 23.5 0 20 40 60 Station (m) 72 80 100 km 26.730 - przekrój R-23 32 Legend Q 1% 30 Elevation (m) Q 10% Dno 28 Korona 26 Koryto 24 22 20 0 100 200 300 400 500 Station (m) km 26.465 - przekrój R-24 Elevation (m) 36 Legend 34 Q 1% 32 Q 10% Dno 30 Korona 28 Koryto 26 24 22 20 0 50 100 150 Station (m) 73 200 250 300 km 26.290 - przekrój R-25 36 Legend 34 Q 1% Elevation (m) 32 Q 10% 30 Dno 28 Korona Koryto 26 24 22 20 18 0 100 200 300 400 500 Station (m) km 25.950 - przekrój R-26 30 Legend Q 1% 28 Elevation (m) Q 10% Dno 26 Korona 24 Koryto 22 20 18 0 100 200 300 Station (m) 74 400 500 600 km 25.635 - przekrój R-27 Elevation (m) 27 Legend 26 Q 1% 25 Q 10% Dno 24 Koryto 23 22 21 20 19 0 100 200 300 400 500 600 Station (m) km 25.330 - most drogowy - Wejherowo 32 Legend Q 1% 30 Q 10% Elevation (m) 28 Dno 26 Koryto 24 22 20 18 0 100 200 300 400 Station (m) 75 500 600 700 km 25.325 - przekrój R-28 32 Legend Q 1% 30 Q 10% Elevation (m) 28 Dno 26 Koryto 24 22 20 18 0 100 200 300 400 500 600 700 Station (m) km 25.270 - przekrój R-29 - wodowskaz Wejherowo 28 Legend Q 1% Elevation (m) 26 Q 10% Dno 24 Koryto 22 20 18 0 50 100 150 200 Station (m) 76 250 300 350 400 II.4.2. Wyniki obliczeń profilu zwierciadła wody w Starej Redzie Tab.II.4.2. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla koryta Starej Redy wykonanych programem HEC-RAS km rzeki przekrój przepływ Q 10% (m3/s) rzędna dna (m) rzędna zw. (m) 3.880 3.565 3.225 2.995 2.630 2.145 1.860 1.700 1.385 1.100 0.755 0.550 0.180 0.010 sr-1 sr-2 sr-3 sr-4 sr-5 sr-6 sr-7 sr-8 sr-9 sr-10 sr-11 sr-12 sr-13 ujście 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 7.87 7.87 7.99 7.99 7.99 7.99 7.99 25.07 24.83 24.18 22.75 22.30 22.51 22.48 22.61 22.65 22.39 21.77 21.20 20.54 20.11 25.15 24.91 24.52 24.52 24.52 24.52 24.52 24.50 24.23 23.90 23.32 22.89 22.01 21.76 napełnienie przepływ koryta Q 1% (m) (m3/s) 0.08 0.08 0.34 1.77 2.22 2.01 2.04 1.89 1.58 1.51 1.55 1.69 1.47 1.65 77 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 15.80 15.80 15.91 15.91 15.91 15.91 15.91 rzędna dna (m) rzędna napełnienie zw. koryta (m) (m) 25.07 24.83 24.18 22.75 22.30 22.51 22.48 22.61 22.65 22.39 21.77 21.20 20.54 20.11 26.61 26.39 25.68 25.16 25.10 25.08 25.05 25.02 24.82 24.53 23.90 23.42 22.42 22.04 1.54 1.56 1.50 2.41 2.80 2.57 2.57 2.41 2.17 2.14 2.13 2.22 1.88 1.93 78 Rys.II.4.3. Profil podłużny koryta Starej Redy (wynik z programu HEC-RAS) Elevation (m) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 0 km 0.180 - przekrój SR-13 km 0.550 - przekrój SR-12 km 0.755 - przekrój SR-11 - mostek drewniany 1 km 1.100 - przekrój SR-10 km 1.385 - przekrój SR-9 km 1.700 - przekrój SR-8 2 Main Channel Distance (km) km 1.860 - przekrój SR-7 km 2.145 - przekrój SR-6 km 2.630 - przekrój SR-5 3 km 2.995 - przekrój SR-4 km 3.225 - przekrój SR-3 Rys.II.4.4. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla koryta Starej Redy km 3.880 - przekrój SR-1 Elevation (m) 38 Legend 36 Q 1% 34 Q 10% Dno 32 Korona 30 Koryto 28 26 24 22 0 50 100 150 200 250 Station (m) km 3.565 - przekrój SR-2 50 Legend Q 1% 45 Elevation (m) Q 10% Dno 40 Korona 35 Koryto 30 25 20 0 100 200 300 Station (m) 79 400 500 km 3.225 - przekrój SR-3 30 Legend Q 1% 29 Q 10% Elevation (m) 28 Dno 27 Korona Koryto 26 25 24 23 0 50 100 150 200 250 Station (m) km 2.995 - przekrój SR-4 32 Legend Q 1% Elevation (m) 30 Q 10% Dno 28 Korona Koryto 26 24 22 0 50 100 150 Station (m) 80 200 250 km 2.630 - przekrój SR-5 32 Legend Q 1% Elevation (m) 30 Q 10% Dno 28 Korona Koryto 26 24 22 0 50 100 150 200 250 300 350 Station (m) km 2.145 - przekrój SR-6 28 Legend Q 1% 27 Elevation (m) Q 10% Dno 26 Korona 25 Koryto 24 23 22 0 50 100 150 200 Station (m) 81 250 300 350 km 1.860 - przekrój SR-7 28 Legend Q 1% 27 Elevation (m) Q 10% Dno 26 Korona 25 Koryto 24 23 22 0 50 100 150 200 250 Station (m) km 1.700 - przekrój SR-8 28 Legend Q 1% Elevat ion (m) 27 Q 10% 26 Dno 25 Wal B rze g 24 23 22 0 100 200 300 S tation (m) 82 400 500 600 km 1.385 - przekrój SR-9 34 Legend Q 1% 32 Elevation (m) Q 10% Dno 30 Korona 28 Koryto 26 24 22 0 100 200 300 400 500 Station (m) km 1.100 - przekrój SR-10 29 Legend Q 1% 28 Q 10% Elevation (m) 27 Dno 26 Korona Koryto 25 24 23 22 0 100 200 Station (m) 83 300 400 km 0.755 - przekrój SR-11 - mostek drewniany 32 Legend Q 1% 30 Elevation (m) Q 10% Dno 28 Korona 26 Koryto 24 22 20 0 100 200 300 400 500 600 Station (m) km 0.550 - przekrój SR-12 32 Legend Q 1% 30 Elevation (m) Q 10% Dno 28 Korona 26 Koryto 24 22 20 0 100 200 300 Station (m) 84 400 500 km 0.180 - przekrój SR-13 Elevation (m) 36 Legend 34 Q 1% 32 Q 10% Dno 30 Korona 28 Koryto 26 24 22 20 0 50 100 150 200 250 300 Station (m) km 0.010 - ujscie do Redy 22.5 Legend Q 1% Elevation (m) 22.0 Q 10% Dno 21.5 Koryto 21.0 20.5 20.0 100 110 120 130 Station (m) 85 140 150 II.4.3. Wyniki obliczeń profilu zwierciadła wody w rzece Bolszewce Tab.II.4.3. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla rzeki Bolszewki wykonanych programem HEC-RAS km rzeki przekrój przepływ Q 10% (m3/s) rzędna dna (m) rzędna zw. (m) 2.840 2.675 2.375 2.150 2.100 1.815 1.795 1.590 1.400 1.250 1.150 0.980 0.920 0.720 0.650 0.300 0.210 0.030 0.000 b-1 b-2 b-3 b-4 b-5 b-6 b-7 b-8 b-9 b-10 b-11 b-12 b-13 b-14 b-15 b-16 b-17 b-18 ujście 12.90 12.90 12.90 12.96 12.99 12.99 12.99 13.00 13.00 13.00 13.01 13.01 13.04 13.04 13.07 13.13 13.13 13.14 13.14 29.19 29.06 27.97 28.18 27.94 27.24 26.95 26.06 25.89 25.36 24.84 24.76 24.52 24.62 24.43 24.41 24.17 23.87 23.84 31.31 30.96 30.29 29.95 29.55 28.63 28.64 27.64 27.31 27.04 26.89 26.57 26.49 26.26 26.20 26.17 26.17 26.17 26.17 napełnienie przepływ koryta Q 1% (m) (m3/s) 2.12 1.90 2.32 1.77 1.61 1.39 1.69 1.58 1.42 1.68 2.05 1.81 1.97 1.64 1.77 1.76 2.00 2.30 2.33 86 20.70 20.70 20.70 20.80 20.84 20.84 20.84 20.86 20.86 20.86 20.88 20.88 20.92 20.92 20.97 21.07 21.07 21.09 21.09 rzędna dna (m) rzędna napełnienie zw. koryta (m) (m) 29.19 29.06 27.97 28.18 27.94 27.24 26.95 26.06 25.89 25.36 24.84 24.76 24.52 24.62 24.43 24.41 24.17 23.87 23.84 31.78 31.41 30.67 30.25 29.90 28.80 28.88 27.94 27.60 27.39 27.23 26.82 26.73 26.55 26.52 26.51 26.51 26.50 26.50 2.59 2.35 2.70 2.07 1.96 1.56 1.93 1.88 1.71 2.03 2.39 2.06 2.21 1.93 2.09 2.10 2.34 2.63 2.66 87 Rys.II.4.5. Profil podłużny rzeki Bolszewki (wynik z programu HEC-RAS) Z (m) 10 0.0 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 km 0+030 - most kolejowy WD (PG-B18) km 0+070 - przekroj dodatkowy km 0+210 - (PG-B17) km 0+300 - (PG-B16) 0.5 km 0+650 - (PG-B15) km 0+720 - (PG-B14) km 0+920 - (PG-B13) 1.0 km 0+980 - (PG-B12) km 1+150 - przekroj IMGW (PG-B11) km 1+230 - za ujsciem kanalu km 1+400 - (PG-B9) 1.5 X (km) km 1+590 - most ul. Wodna WD (PG-B8) km 1+795 - most ul. Zamostna WD (PG-B7) 2.0 km 2+100 - (PG-B5) km 2.130 jaz przy stawach (km 1+660) km 2+375 - (PG-B3) 2.5 Rys.II.4.6. Wyniki obliczeń hydraulicznych dla rzeki Bolszewki km 2+840 - wodowskaz IMGW Bolszewo (PG-B1) 38 Legend Q1% 36 Q10% Dno 34 Z (m) Koryto 32 30 28 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Y (m) km 2+685 - most Balex Metal 37 Legend 36 Q1% 35 Q10% Dno Z (m) 34 Koryto 33 32 31 30 29 0 100 200 300 Y (m) 88 400 500 km 2+375 - (PG-B3) 38 Legend Q1% 36 Q10% Dno Z (m) 34 Koryto 32 30 28 26 0 100 200 300 400 500 600 Y (m) km 2+150 - przekroj IMGW przed rozdzialem (PG-B4) 38 Legend Q1% 36 Q10% Dno 34 Z (m) Korona Koryto 32 30 28 0 100 200 300 Y (m) 89 400 500 600 km 2.130 jaz przy stawach (km 1+660) 38 Legend Q1% 36 Q10% Dno 34 Z (m) Koryto 32 30 28 0 100 200 300 400 500 600 Y (m) km 2+100 - (PG-B5) 38 Legend Q1% 36 Q10% Dno Z (m) 34 Korona 32 Koryto 30 28 26 0 100 200 300 Y (m) 90 400 500 600 km 1+805 - most na rzece Bolszewce ul. Zamostna 35 Legend 34 Q1% 33 Q10% Dno Z (m) 32 Korona 31 Koryto 30 29 28 27 0 100 200 300 400 500 Y (m) km 1+600 - most ul. Wodna 33 Legend Q1% 32 Q10% Z (m) 31 Dno 30 Korona Koryto 29 28 27 26 0 50 100 150 200 Y (m) 91 250 300 350 km 1+400 - (PG-B9) 31 Legend Q1% 30 Q10% Dno Z (m) 29 Korona 28 Koryto 27 26 25 0 100 200 300 400 Y (m) km 1+250 - przed ujsciem kanalu (PG-B10) 33 Legend 32 Q1% 31 Q10% Dno Z (m) 30 Korona 29 Koryto 28 27 26 25 0 200 400 600 Y (m) 92 800 1000 km 1+150 - przekroj IMGW (PG-B11) 34 Legend Q1% 32 Q10% Dno 30 Z (m) Korona Koryto 28 26 24 0 200 400 600 800 1000 Y (m) km 0+980 - (PG-B12) 29 Legend Q1% 28 Q10% Dno 27 Z (m) Korona Koryto 26 25 24 0 200 400 600 Y (m) 93 800 1000 1200 km 0+920 - (PG-B13) 28.5 Legend 28.0 Q1% 27.5 Q10% Dno Z (m) 27.0 Korona 26.5 Koryto 26.0 25.5 25.0 24.5 0 200 400 600 800 1000 Y (m) km 0+720 - (PG-B14) 28.5 Legend 28.0 Q1% 27.5 Q10% Dno Z (m) 27.0 Korona 26.5 Koryto 26.0 25.5 25.0 24.5 0 200 400 600 Y (m) 94 800 1000 km 0+650 - (PG-B15) 28.5 Legend 28.0 Q1% Z (m) 27.5 Q10% 27.0 Dno 26.5 Korona Koryto 26.0 25.5 25.0 24.5 24.0 0 200 400 600 800 1000 1200 Y (m) km 0+300 - (PG-B16) 28.0 Legend 27.5 Q1% 27.0 Q10% Dno Z (m) 26.5 Korona 26.0 Koryto 25.5 25.0 24.5 24.0 0 200 400 600 Y (m) 95 800 1000 1200 km 0+210 - (PG-B17) 29 Legend Q1% 28 Q10% Dno 27 Z (m) Korona Koryto 26 25 24 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 Y (m) km 0+070 - przekroj dodatkowy 27.5 Legend 27.0 Q1% 26.5 Q10% Dno Z (m) 26.0 Korona 25.5 Koryto 25.0 24.5 24.0 23.5 0 200 400 600 Y (m) 96 800 1000 1200 km 0+040 - most kolejowy 28 Legend Q1% 27 Q10% Dno 26 Z (m) Korona Koryto 25 24 23 -600 -400 -200 0 200 400 600 Y (m) km 0+000 - ujscie do Kanalu Redy 27.5 Legend 27.0 Q1% 26.5 Q10% Dno Z (m) 26.0 Korona 25.5 Koryto 25.0 24.5 24.0 23.5 0 200 400 600 Y (m) 97 800 1000 1200 II.5. WYZNACZENIE STREF ZAGROŻENIA POWODZIOWEGO II.5.1. Zagrożenie powodziowe w zlewni Redy Na analizowanym obszarze zlewni rzek Redy i Bolszewki zagrożenie powodziowe powstaje najczęściej w wyniku gwałtownych roztopów wiosennych – powodzie półrocza zimowego lub intensywnych opadów – powodzie półrocza letniego. Oprócz tych typów genetycznie jednorodnych występują wezbrania typu mieszanego, najczęściej roztopowo – opadowe, gdy podczas roztopów pojawiają się intensywne opady deszczu. Groźne powodzie wywoływane obfitymi i gwałtownymi opadami są trudne do przewidzenia i z tego powodu są niebezpieczne, mimo że mają zwykle charakter lokalny. Przebieg ich jest gwałtowny, co powoduje natychmiastowe zagrożenie. Powodzie tego typu są przede wszystkim niebezpieczne w górnych odcinkach rzeki Redy i jej dopływów – Bolszewki, Gościciny i Cedronu. Cieki te na tych odcinkach mają duży spadek, powodujący ich górski charakter. W środkowym i dolnym biegu Redy i Bolszewki, w analizowanym rejonie Wejherowa i Bolszewa najczęściej występują wezbrania roztopowe. Stwierdzono to również w rozpatrywanym okresie obserwacji - lata 1960-2007, na podstawie którego wyznaczono w pracy przepływy charakterystyczne. W przekroju Bolszewo na rzece Bolszewce w ciągu uwzględnionych 47. lat obserwacji, wielolecie 1961 – 2007, przepływ maksymalny roczny WQ wystąpił w okresie zimy 39 razy (wezbrania roztopowe), natomiast letnie wezbrania deszczowe wystąpiły tylko 8 razy (17% przypadków). Największy przepływ letni jaki w tym okresie zaobserwowano WQl = 13,6m3/s wystąpił w lipcu 1980 roku i był spowodowany bardzo deszczowym okresem w całym regionie. Wartości maksymalnych przepływów letnich wahały się od WQl = 13,6m3/s w 1980r. do nawet jedynie WQl = 1,35m3/s w roku 1964. Przepływy większe od 10,0m3/s latem wystąpiły tylko 3 razy. Średnia wartość przepływów maksymalnych dla lata SWQl = 4,89m3/s. Przepływy w półroczu zimowym są wyższe i w badanym okresie maksymalne wartości roczne mieściły się w przedziale od WQz = 2,70m3/s w roku 1964 do WQz = 18,7m3/s w roku 2005. Przepływy większe od 10,0m3/s zimą były obserwowane aż 15 razy. Średnia wartość przepływów maksymalnych dla półrocza zimowego jest prawie dwukrotnie wyższa niż dla lata i wynosiła SWQz = 8,36m3/s. Maksimum okresu obserwacji wy- 98 stąpiło również zimą w 2005 i wyniosło WWQ = 18,7m3/s. Przepływ średni roczny w Bolszewie dla badanego okresu wynosi SSQ = 1,71m3/s. Dla wodowskazu w Wejherowie przeanalizowano dane z 48 lat: okres 1960-2007. Również i w tym przypadku maksymalne przepływy roczne znacznie częściej występowały zimą (39 razy), niż latem (9 razy). Maksymalne przepływy zimą kształtują się w granicach WQz = 6,22m3/s w roku 1962 do WQz = 23,80m3/s w roku 2005, przy średnim z maksymalnych przepływów zimowych SWQz = 13,66m3/s. Latem maksymalne przepływy wahają się od WQl = 3,48m3/s w 1964 roku do WQl = 20,90m3/s w 1980r., przy średnim maksymalnym letnim SWQl = 9,39m3/s. Generalnie zimą występują większe przepływy, w tym również największy przepływ z tego okresu: WWQ = 23,8m3/s w marcu w roku 2005. Średni maksymalny przepływ z półrocza zimowego jest o około 30% większy od przepływu średniego z maksymalnych letnich. Średni przepływ roczny w Wejherowie dla tego okresu wynosi SSQ = 4,35m3/s. Maksymalne przepływy w górnym odcinku rzeki Redy – przekrój wodowskazowy Zamostne, kształtują się inaczej niż w omówionych przekrojach. W tym przypadku maksymalne przepływy roczne w okresie 1961 -1998 były dominujące 16 razy w półroczu letnim i 22 razy w półroczu zimowym. Największe wezbranie z tego okresu wystąpiło w lecie w roku 1980 i wynosiło WWQ = WQl = 14,10m3/s. Maksymalne przepływy półrocza zimowego mieściły się w granicach od WQz = 1,90m3/s do WQz = 12,20m3/s a letniego od WQl = 1,20m3/s – rok 1964 do WQl = 14,10m3/s rok 1980. Wartości średnie maksymalnych przepływów rocznych z półrocza zimowego i letniego w tym przekroju są bardzo zbliżone: SWQz = 5,93m3/s dla zimy i SWQl = 5,29m3/s dla półrocza letniego. Średni przepływ roczny w Zamostnym wynosi SSQ = 1,46m3/s. W przekroju tym rzeka Reda wykazuje charakter górski. Niezależnie od dużych, powodziowych przepływów w korytach rzek poważne zagrożenie powodziowe powodują również długotrwałe 1-2 dniowe, dość intensywne deszcze. Brak odwodnienia ternu lub jego niedostateczne działanie powodują poniesienie się poziomu wód gruntowych. Poziom wód gruntowych w okolicach jeziora Orle oraz wzdłuż koryta dolnego biegu rzeki Bolszewki w warunkach normalnych i tak jest wysoki – powyżej 1m npt. Obfite opady wywołują więc zatapianie terenu i podtapianie piwnic, mimo, że woda nie występuje z brzegów rzeki. 99 Na rozpatrywanym obszarze zagrożenie powodziowe występuje nawet przy przepływach mniejszych niż analizowane przepływy maksymalne o prawdopodobieństwie przewyższenia 1% i 10%: Q1% oraz Q10%. Są to omówione właśnie przypadki obfitych opadów deszczu (powódź w 1998 roku) oraz gwałtownych roztopów. Zagrożenia powodziowe, związane z występowaniem wody na zawalu rzeki lub Kanału Redy oraz wzdłuż rzeki nieobwałowanej wynikają wówczas z braku możliwości odprowadzenia wody z tego terenu a nie z powodu wylewu wód z koryta rzeki czy Kanału. Zjawiska takie występują często powyżej miejscowości Orle, wokół jeziora Orle. Obszar terenu objęty zalaniem jest tu bardzo rozległy i osiąga powierzchnię ponad 380ha. Są to tereny użytków zielonych. Wzdłuż dolnego biegu Kanału Redy podtopienia terenu występują głównie w strefie nieobwałowanej na odcinku wąskiej doliny i obejmują również obszary użytków zielonych. W niniejszym opracowaniu nie uwzględniono opisanego wyżej zagrożenia powodziowego wynikającego z podtopienia terenu wywołanego intensywnymi opadami deszczu lub roztopami, a nie wystąpieniem wód z koryta rzeki. Jest to problem wymagający odrębnego opracowania. Głównym celem przedstawianej pracy było bowiem wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego spowodowanego wielką wodą płynącą korytem rzeki Redy, Kanałem Redy i Bolszewki. Zagrożenia te są bardziej niebezpieczne, gdyż woda w podczas powodzi przemieszczając się przez zalane obszary osiąga często bardzo duże prędkości i znaczne głębokości stanowiąc niszczący wszystko żywioł. II.5.2. Wyznaczanie stref zagrożenia powodziowego Końcowym wynikiem wykonanych pomiarów, obliczeń i analiz jest postać graficzna wyznaczonych stref zagrożenia powodziowego przedstawionych na mapie w skali 1:10000 (rys. III.1). Podkład topograficzny mapy stanowią arkusze mapy topograficznej Polski opracowane w układzie 1992 wydane przez Główny Urząd Geodezji i Kartografii. Dla analizowanego odcinka rzek Redy oraz Bolszewki wykorzystano następujące arkusze: Orle (N-3449ab1), Kąpino (N-34-49ab2), Bolszewo (N-34-49ab3) oraz Wejherowo (N-34-49ab4). Aktualizację topograficzną wykorzystanych podkładów wykonano w roku 1999. Dla części analizowanego obszaru, w roku 2007, opracowano mapę sytuacyjnowysokościową z podziemnym uzbrojeniem terenu w skali 1:2000 (granicę tego obszaru za- 100 znaczono na podkładzie topograficznym). Aktualizacja obejmuje tereny przylegające do rzeki Bolszewki na długości rzeki od km 0+000 do km 2+140. Mapa stref zagrożenia powodziowego zawiera następujące elementy: - bezpośrednią strefę zagrożenia powodziowego dla prawdopodobieństwa przewyższenia przepływu maksymalnego p=1% oznaczoną jako Q1%, - bezpośrednią strefę zagrożenia powodziowego dla prawdopodobieństwa przewyższenia przepływu maksymalnego p=10% oznaczoną jako Q10%, - strefę potencjalnego zagrożenia powodziowego dla prawdopodobieństwa wystąpienia przepływu maksymalnego p=1%. Obliczone rzędne zwierciadła wody odpowiadające przepływowi maksymalnemu o prawdopodobieństwie przewyższenia 1% oraz 10% naniesiono zgodnie z układem warstwic na podkładzie topograficznym. W rejonach o niewielkim nachyleniu powierzchni terenu, gdzie odległości pomiędzy kolejnymi warstwicami są znaczne, granica stref zalewowych ustalona została w oparciu o przekroje geodezyjne uwzględniające dokładnie cały układ dolinowy ukształtowania terenu. Są to przekroje aktualne pomierzone w 2007 i 2008 roku [5] i [6]. II.5.2.1 Strefy zagrożenia powodziowego dla rzeki Redy (Kanał Redy) od km 25+270 do km 31+735 Rzeka Reda na rozpatrywanym odcinku tworzy skomplikowany system hydrograficzny składający się z Kanału Redy, starego koryta rzeki Redy, oraz dodatkowych kanałów melioracyjnych i kanałów ulgi dla budowli hydrotechnicznych. Na odcinku Kanału Redy od jeziora Orle do km 31+325 (przekrój r-3) na prawym brzegu wyznaczono strefę zagrożenia powodziowego dla przepływu Q1% o powierzchni 56 ha. Szerokość strefy przekracza 800m. Obejmuje ona głównie tereny zielone, podmokłe, naturalnie okresowo zalewane. Powierzchnia strefy dla Q10% wynosi niewiele ponad 54 ha i praktycznie pokrywa się ze strefą Q1%. Na brzegu lewym szerokość strefy, obejmującej w większości łąki wynosi od 30 do 130 metrów, zaś powierzchnia 4,5 ha (Q1%). Dla Q10% szerokość strefy zawiera się w granicach 30 – 100 metrów a powierzchnia jest o 1 ha mniejsza. 101 Począwszy od km 31+325 aż do km 29+320 (r-12) system hydrograficzny poza Kanałem Redy składa się również ze starego koryta Redy znajdującego się po prawej stronie Kanału. Koryto na tym odcinku pełni jedynie rolę rowu melioracyjnego. W granicach stref zalewowych dla przepływu Q1% oraz Q10% Kanału Redy mieści się również stare koryto rzeki Redy. Na terenach zagrożonych na brzegu prawym znajdują się pojedyncze budynki i budowle zlokalizowane między przekrojami r-7 (km 30+465) i r-8 (most drogowy w Orlu, km 30+415) oraz r-11 (km 29+550) i r-12 (29+320). Szerokość strefy zagrożenia dla Q1% na terenach prawobrzeżnych waha się w granicach od 30 metrów (przekrój r-4 km 31+040) do 130 metrów (r-12 km 29+320). Powierzchnia strefy zagrożenia powodziowego dla Q1% wynosi prawie 15 ha (6 ha do mostu drogowego w Orlu oraz 8,5 ha do przekroju r-12). Powierzchnia strefy zagrożenia na brzegu prawym dla Q10% obejmuje obszar prawie 13 ha. Na brzegu lewym pomiędzy przekrojami r-3 (km 31+325) i r-11 (km 29+550) obszar objęty strefą bezpośredniego zagrożenia powodziowego jest mniejszy i wynosi ok. 8 ha dla przepływu 1% oraz 2,7 ha dla przepływu 10%. Na brzegu prawym Kanału Redy na odcinku od przekroju r-12 (km 29+320) do ujścia rzeki Bolszewki (km 27+875) strefa bezpośredniego zagrożenia powodziowego występuje poniżej przekroju r-15 (km 28+490). Powierzchnia tej strefy zagrożenia dla przepływu Q1% wynosi około 3 ha ale obejmuje tereny zabudowane budownictwem jednorodzinnym. Powierzchnia strefy zagrożenia dla przepływu Q10% jest mniejsza i wynosi niewiele ponad 1 ha ale również obejmuje budynki mieszkalne. Na wysokości przekroju r-11 (km 29+550) Kanału Redy na brzegu lewym pojawia się stare koryto rzeki Redy. W systemie hydrologicznym pełni ono ważną rolę odbiorcy wód większych niż dopuszczalny Kanałem Redy przepływ przez cementownię (km 26+730). Począwszy od przekroju r-11 rzędne zwierciadła wody odpowiadające przepływowi Q1% i Q10% obliczane były osobno dla koryta Redy (Kanału Redy) oraz dla koryta starej Redy. Koryto Starej Redy na tym odcinku leży ok. 2 m poniżej dna Kanału Redy. Stara Reda jest więc ciekiem drenującym te obszary, a także, jak już wspomniano, kanałem ulgi dla Kanału Redy, przejmując nadmiar wody zrzucanej jazem w km 27+810 Kanału. Powierzchnia strefy zagrożenia bezpośredniego dla przepływu Q1% od przekroju (sr-1 km 3+880) Starej Redy do przekroju sr-7 (km 1+860) przekracza 15 ha, zaś dla przepływu 102 Q10% wynosi około 9 ha. W przekroju sr-4 (km 2+995) wyróżnić można także strefę zagrożenia potencjalnego wynikającą z awarii lewobrzeżnego obwałowania Kanału Redy w przekroju r-14 (km 28+815) o powierzchni około 0,5ha. Pomiędzy przekrojami sr-6 (km 2+145) i sr-8 (km 1+700) strefa zagrożenia potencjalnego na lewym brzegu rzeki Redy ma powierzchnię ponad 1,5 ha. Kanał Redy na długości od jazu ulgi (km 27+810) do cementowni w Wejherowie w przekroju r-22 (26+810) ma obwałowane koryto. Nadmiar wody w sytuacjach zagrożenia kierowany jest jazem ulgi do starego koryta Redy. Dlatego na tym odcinku strefy bezpośredniego zagrożenia powodziowego wynikają z występowania z brzegów wody w starym korycie rzeki Redy. Rzędna zwierciadła wody dla przepływu Q10% od połączenia starego koryta Redy z kanałem ulgi (przekrój sr-8 km 1+700) do mostu na wysokości cementowni (przekrój sr-11 km 0+755) praktycznie w każdym przekroju mieści się w głównym korycie starego odcinka Redy, woda Q1% występuje natomiast z koryta. Strefa bezpośredniego zagrożenia powodziowego dla przepływu Q1% ma powierzchnię ponad 2 ha na brzegu prawym oraz niecały hektar na brzegu lewym. Dla obwałowanego odcinka Kanału Redy wyznaczono także strefy zagrożenia potencjalnego wynikające z awarii obwałowań. Na brzegu prawym strefa zagrożenia potencjalnego o powierzchni prawie 13 ha opiera się na nasypie kolejowym. Całkowita powierzchnia tej strefy na brzegu lewym nie przekracza 8,0 ha. Dla starego koryta Redy wyznaczono także strefy zagrożenia powodziowego w odcinku ujściowym do Kanału Redy. Obejmują one obszary przede wszystkim niezabudowane, jedynie na wysokości cementowni (przekrój sr-12 km 0+550) strefa zagrożenia dla przepływu Q1% dochodzi do granicy cementowni. Poniżej ujścia starego koryta Redy (km 26+360), czyli po połączeniu z Kanałem Redy aż do wodowskazu Wejherowo (przekrój r-29, km 25+270) strefy zagrożenia powodziowego zarówno dla przepływu Q1% jak i przepływu Q10% obejmują obszar zabudowy mieszkaniowej. Ze względu na niewielkie deniwelacje terenu w tym rejonie szerokości stref wyznaczono głównie na podstawie przekrojów geodezyjnych wykonanych na potrzeby niniejszego opracowania. Od km 26+360 do przekroju r-26 (km 25+950) strefy zagrożenia występują tylko na brzegu prawym. Dla odcinka rzeki do przekroju r-27 (km 25+635) strefa zagrożenia dla prze103 pływu Q1% o powierzchni około 9ha ma szerokość od 150 do 200 metrów, zaś strefa zagrożenia dla przepływu Q10%, jest niewiele mniejsza i ma powierzchnię ok. 7 ha. Pomiędzy przekrojami r-26 (km 25+950) i r-29 (km 25+270) występują również strefy zagrożenia powodziowego na brzegu lewym. Obejmują one zarówno tereny mieszkalne jak i tereny zielone. Powierzchnia strefy zagrożenia dla przepływu Q1% przekracza 2,5 ha, zaś dla przepływu Q10% wynosi około 2 ha. II.5.2.2 Strefy zagrożenia powodziowego dla rzeki Bolszewki od km 0+000 do km 2+840 Wyznaczone strefy zagrożenia powodziowego dla rzeki Bolszewki poniżej wodowskazu Bolszewo dla przepływu Q1% zawierają prawie 1 ha zalanej powierzchni terenu na brzegu prawym (od km 2+675 do km 2+840). Przepływ Q10% mieści się natomiast w korycie rzeki Bolszewki na tym odcinku. Na dalszym odcinku od km 2+675 do km 2+150 Bolszewki do punktu rozdziału wód rzeki do kanału „C” zaznaczono strefy zagrożenia powodziowego zarówno na brzegu lewym jak i prawym. Na brzegu lewym strefa zagrożenia bezpośredniego dla przepływu Q1% pokrywa teren do ok. 130 metrów od koryta rzeki. Powierzchnia całkowita zalania na tym odcinku wynosi ok. 4 ha. Strefa zagrożenia dla przepływu Q10% osiąga do ok. 100 metrów przy kanale ulgi „C”. Powierzchnia zagrożona wynosi zaś 1,7 ha. Na brzegu prawym strefa zagrożenia dla przepływu Q1% ma szerokość do 30 metrów, a powierzchnia tej strefy nie przekracza 0,5 ha. Dla przepływu Q10% powierzchnia zagrożona nie przekracza 0,3 ha. Na odcinku od rozdziału wód (km 2+150) do mostu drogowego w ciągu ulicy Zamostne (km 1+815) Bolszewka tworzy zakole. Strefa zagrożenia jest mała i występuje tylko na brzegu lewym. Dla przepływu Q1% powierzchnia tej strefy wynosi około 0,1 ha. Kolejna strefa zagrożenia występuje w rejonie przekroju b9 (km 1+400). Na brzegu lewym powierzchnia strefy zalania dla przepływu Q1% nie przekracza 0,2 ha, zaś na brzegu prawym jest nieznacznie większa niż 0,5 ha. Dla Q10% powierzchnie te wynoszą odpowiednio 0,15 ha – brzeg lewy i 0,3 ha – brzeg prawy. Począwszy od km 1+000 (około 50 metrów poniżej przekroju b11) aż do ujścia rzeki Bolszewki do Kanału Redy strefa bezpośredniego zagrożenia powodziowego występuje tylko na brzegu prawym. W odcinku ujściowym Bolszewka częściowo posiada obwałowania jednakże wyliczone rzędne zwierciadła wody dla zarówno dla przepływu 10% jak i 1% wskazują 104 na bezpośrednie zagrożenie powodziowe. Dla przepływu Q1% zagrożony obszar to ponad 40 ha, natomiast powierzchnia strefy zagrożenia dla Q10% wynosi ponad 33 ha. W przekroju przed mostem kolejowym wielkość obszaru zagrożonego dla Q1% przekracza 800 metrów szerokości, zaś dla przepływu Q10% jest niewiele węższa. Na brzegu lewym odcinka rzeki Bolszewki od km 0+050 do km 1+150 strefy zagrożenia powodziowego występują tylko w rejonie połączenia się kanału ulgi „C” z korytem głównym Bolszewki. Powierzchnia tak wyznaczonych stref wynosi 0,5 ha (Q1%) oraz 0,35 ha (Q10%). Tereny na brzegu lewym rzeki Bolszewki, wzdłuż km 1+150 do km 0+300 mają obecnie rzędną ok. 27 m npm Kr., a więc znajdują się powyżej rzędnej zwierciadła wody Q1% H1%=26,50 m npm Kr. Nie są więc narażone na zalanie. Natomiast obszary wzdłuż dolnego odcinka Bolszewki poniżej km 0+300 do ujścia są chronione wałem o rzędnej ok. 28 m npm Kr. Rzędne terenu w tym rejonie nie przekraczają 25,5 m npm Kr. Wynika stąd, że w razie awarii wału, ten teren jest zagrożony. Na mapie stref zagrożenia powodziowego wyznaczono zatem dla tego odcinka strefę zagrożenia potencjalnego (kolor żółty) o powierzchni ok. 7 ha. Wyznaczone w wyniku obliczeń strefy zagrożenia powodziowego na rzece Bolszewce obejmują tereny niezabudowane, głównie łąki i nieużytki. W obrębie stref zagrożenia znajdują się tylko pojedyncze budowle zlokalizowane w najbliższym sąsiedztwie rzeki (km 2+150, km 1+795 czy km 1+630). 105 III. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Podstawowym celem niniejszego opracowania było wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego dla przepływów maksymalnych o prawdopodobieństwie przewyższenia p=1% oraz p=10% dla ujściowego odcinka rzeki Bolszewki od wodowskazu Bolszewo w km 2+840 do ujścia do Kanału Redy; dla środkowego odcinka rzeki Redy (obejmującego Kanał Redy) od wylotu z jeziora Orle w km 32+180 do wodowskazu Wejherowo w km 25+270 oraz dla fragmentu koryta Starej Redy od km 3+880 tego odcinka do ujścia do obecnego koryta rzeki. W tym celu dla wszystkich analizowanych cieków wykonano niezbędne obliczenia hydrologiczne i hydrauliczne. Model numeryczny węzła wodnego Kanał Redy – Bolszewka – Stara Reda wykonano wykorzystując dane inwentaryzacyjne dotyczące geometrii, przebiegu, kilometrażu oraz zabudowy hydrotechnicznej wymienionych rzek. Podstawowe dane do obliczeń stanowiły aktualne, pomierzone w latach 2007-2008, geodezyjne przekroje poprzeczne cieków (29 przekrojów na Redzie i Kanale Redy, 13 przekrojów na Starej Redzie, 18 przekrojów na Bolszewce) wraz z ich dolinami oraz zabudową, a także obliczone przepływy charakterystyczne. W celu identyfikacji współczynnika szorstkości wykonano na ciekach pomiary hydrometryczne. Korzystając z formuły Manninga wyznaczono współczynniki szorstkości n. W zakresie analizowanych napełnień i przepływów, jego wartość była zgodna z wartością współczynnika dla koryt naturalnych, podawanych w literaturze. W obliczeniach przyjmowano stałą odcinkami wartość współczynnika n, odpowiednio do wartości zidentyfikowanych na podstawie pomiarów. W pracy przeprowadzono pełny cykl obliczeń profili zwierciadła wody dla prawdopodobnych przepływów maksymalnych Q10% i Q1%. Przepływy te były podstawą do wyznaczania stref bezpośredniego i potencjalnego zagrożenia powodziowego. Wartości przepływów wzdłuż cieków przyjmowano zgodnie z obliczeniami hydrologicznymi. Obliczenia wykonano przyjmując ustalone warunki przepływu we wszystkich ciekach. Wyniki obliczeń profili zwierciadła wody dla wyznaczonych przepływów o prawdopodobieństwie przekroczenia 1% i 10% przedstawiono w następujący sposób: w formie graficznej jako profile podłużne cieków z zaznaczonymi układami linii zwierciadła wody dla poszczególnych wydatków, w postaci rysunków i fotografii wybranych przekrojów koryta i jego 106 zabudowy z naniesionymi poziomami zwierciadła oraz jako tabelaryczne zestawienie wyników obliczeń rzędnej zwierciadła wody w węzłach obliczeniowych rzeki. Strefy zagrożenia powodziowego przedstawiono na mapie numerycznej – rys.III.1– załączonej do opracowania. Z przeprowadzonej analizy reżimu hydrologicznego rzek Bolszewki i Redy wynika, że na przepływy powodziowe ma wpływ działalność człowieka, która w ostatnim 60. leciu zmieniła warunki kształtowania się odpływu ze zlewni. Występująca powyżej Wejherowa sztuczna retencja – Jezioro Orle oraz pojemność retencyjna Kanału Redy powodują spłaszczenie fali powodziowej. Jest ono szczególnie silne, dla fal pochodzących z krótkotrwałych opadów burzowych lub z gwałtownych ale stosunkowo krótko trwających roztopów. Kanał Redy pełni też znaczącą funkcję retencyjną dla maksymalnych przepływów Bolszewki. Przy wysokich przepływach Bolszewki, a mniejszych w Kanale Redy w ujściu do Kanału Redy woda rozdziela się na dwa kierunki. Część płynie w górę Kanałem Redy w kierunku jeziora Orle, a część w dół Redy, w kierunku Wejherowa. Taki rozrząd wody powoduje znaczne obniżenie kulminacyjnych przepływów w przekroju Wejherowo, a także ma wpływ na cofkę w ujściu Bolszewki. Około 70 m poniżej ujścia Bolszewki do Kanału Redy, na lewym brzegu Kanału znajduje się jaz ulgi, którym nadmiar wody jest zrzucany do starego koryta Redy. Maksymalna przepustowość tego jazu wynosi ok. 24 m3/s [11]. Zrzut części przepływu powoduje obniżenie rzędnej zwierciadła wody powodziowej w Kanale Redy, a tym samym również na odcinku ujściowym Bolszewki. Regulując więc odpowiednio otwarcie jazu można uzyskać niższe poziomy wody w dolnym biegu Kanału Redy, a także w ujściu Bolszewki, a co za tym idzie, zmniejszenie strefy zagrożonej zalaniem. W obliczeniach w modelu przyjęto, że przez jaz elektrowni cementowni Wejherowo przepływa Q = 11,7 m3/s równe przepustowości tego jazu. Nadmiar wody jest przez jaz ulgi zrzucany do koryta Starej Redy. Pozwala to, na nieprzekraczanie w Kanale Redy maksymalnego dopuszczalnego poziomu piętrzenia. Stany wody w Kanale Redy na odcinku, w którym uchodzi Bolszewka mają wpływ na układ zwierciadła wody w Bolszewce. W obliczeniach zostało to uwzględnione w postaci warunku brzegowego prawego (dolnego). Do obliczeń przyjęto stany wody w Kanale Redy wyliczone dla przepływów Q1%, oraz Q10%. Podobnie sytuacja przedstawia się w przypadku ujścia Starej Redy do jej obecnego koryta. Przeprowadzając obliczenia hydrauliczne dla Starej Redy, w jej ujściu przyjmowano rzędne zwierciadła wyznaczone uprzednio w obecnym 107 korycie cieku. W przekroju zamykającym analizowany odcinek sytemu wodnego – przekrój wodowskazowy Wejherowo – w obliczeniach zakładano, że rzędna zwierciadła dla wyznaczonych przepływów maksymalnych układa się zgodnie z krzywą przepływów (konsumcyjną), opracowaną wcześniej na podstawie danych IMGW. Wykonując obliczenia hydrauliczne przyjęto także szereg założeń dotyczących istniejącego obwałowania rzek. W przypadku obwałowania ciągłego przyjmowano, że obliczone zwierciadło wody układające się poniżej korony wałów nie powoduje bezpośredniego zagrożenia powodziowego, a jedynie zagrożenie potencjalne, co znalazło odzwierciedlenie w naniesionych na mapie zasięgach poszczególnych stref. Jednocześnie zakładano, że na odcinkach nieobwałowanych oraz tam gdzie istnieją nieciągłości wałów, wystąpienie wody na teren zalewowy następuje zaraz po wypełnieniu koryta głównego. W takim przypadku teren zalewowy leżący na zawalu zaliczano do strefy bezpośredniego zagrożenia powodziowego. Dodatkowo do strefy zagrożenia bezpośredniego włączono również obszary terenów chronionych ciągłym obwałowaniem, w sytuacjach gdy następowało wystąpienie wody na teren zalewowy w przekrojach zlokalizowanych bezpośrednio powyżej rozpoczynającego się obwałowania. Strefy zagrożenia powodziowego przedstawione na mapie (rys. III.1 oraz w tablicach III.1, III.2, III.3) zostały szczegółowo opisane w punkcie II.5 niniejszego opracowania. W przypadku Bolszewki, obszar narażony na zalanie obejmuje przede wszystkim prawobrzeżne tereny dolnego odcinka rzeki poniżej ujścia kanału ulgi „C”. Wzdłuż analizowanego odcinka szerokość strefy jest zmienna. Zagrożone są obszary wzdłuż km 2+840 do 2+150, szerokość tej strefy waha się na brzegu lewym od 0 do 130 m do od 0 do 60 m na brzegu prawym. Zagrożone powierzchnie wynoszą odpowiednio: brzeg lewy 4,1 ha, brzeg prawy 1,31 ha. Na odcinku rzeki od km 2+150 do 1+250 obszary zagrożone są niewielkie, sumaryczna powierzchnia wynosi ok. 1,5 ha. Najbardziej na zalanie narażone są prawostronne tereny na całym odcinku od km 1+200 do mostu (nasypu) kolejowego km 0+000. Szerokość strefy zagrożenia powodziowego wzdłuż nasypu sięga nawet 840 m (przy nasypie). Sumaryczna powierzchnia prawostronnej strefy zagrożenia powodziowego na tym odcinku wynosi 40,34 ha. Całkowite powierzchnie narażone na zalanie wodą powodziową Q1% wzdłuż dolnego odcinka Bolszewki wynoszą: - brzeg lewy 5,17 ha, - brzeg prawy 42,45 ha, - suma 47,65 ha. 108 109 26.85 r-10 r-11 r-12 r-13 r-14 r-15 r-16 29.940 29.550 29.320 29.000 28.815 28.510 28.085 N - nieciągłe 26.81 r-9 30.260 B - brak 27.13 26.55 26.56 26.59 26.52 25.97 30.03 26.42 r-8 26.33 27.31 30.415 r-5 30.910 26.85 r-7 r-4 31.030 27.41 30.465 r-3 31.325 27.38 r-6 r-2 31.575 27.27 30.705 r-1 rzędna przekrój brzeg lewy (m) 31.735 km rzeki C - ciągłe 23.32 23.37 23.75 23.43 23.34 23.55 23.85 23.96 24.23 24.02 24.07 23.80 24.16 24.24 23.82 23.64 rzędna dna (m) 26.74 26.61 26.97 27.08 26.15 25.69 26.05 26.40 26.04 26.63 26.68 26.88 26.61 26.40 27.15 26.71 26.26 26.37 26.45 26.49 26.56 26.59 26.63 26.69 26.73 26.76 26.84 26.88 26.90 26.93 26.95 26.95 rzędna rzędna brzeg prawy zw. 10% (m) (m) 26.62 26.80 26.91 26.95 27.00 27.03 27.06 27.13 27.16 27.21 27.31 27.35 27.38 27.41 27.42 27.42 C C C C C C C B B B B N B B N N rzędna obwałow. zw. 1% brzeg lewy (m) N B B B B B B B B B B B B B N N r-15 r-16 r-14 r-15 r-13 r-14 r-12 r-13 r-11 r-12 r-10 r-11 r-9 r-10 r-8 r-9 r-7 r-8 r-6 r-7 r-5 r-6 r-4 r-5 r-3 r-4 r-2 r-3 r-1 r-2 do r-1 Reda - Kanał Redy obwałow. odcinek brzeg prawy rzeki BL: 90-130m BP: 780-800m BL: 30-80m BP: 700-780m BL: 30-70m BP: 450-700m BL: 20-50m BP: 20-450m BL: 0-20m BP: 20-40m BL: 0-20m BP: 20-40m BL: 10-30m BP: 30-80m BL: 0-20m BP: 30-110m BL: 0-30m BP: 110-130m BL: 0-50m BP: 40-110m BL: 0-60m BP: 40-80m BL: 0m BP: 80-240m BL: 0m BP: 0-130m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 0 -30m szerokość zalewu zw. 10% (m) BL: 110-170m BP: 790-820m BL: 60-110m BP: 640-790m BL: 50-80m BP: 450-710m BL: 20-70m BP: 30-450m BL: 0-40m BP: 40-80m BL: 0-30m BP: 30-70m BL: 30-40m BP: 30-80m BL: 0-40m BP: 80-120m BL: 00-40m BP: 120-140m BL: 10-250m BP: 40-130m BL: 0-90m BP: 40-90m BL: 40-50m BP: 80-300m BL: 30-70m BP: 0-130m BL: 0-130m BP: 0m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 0-100m szerokość zalewu zw. 1% (m) Tab.III.1. Strefy zagrożenia powodziowego Reda - Kanał Redy BL: 3,1ha BP: 22,6ha BL: 1,2ha BP: 15,5ha BL: 1,1ha BP: 16,9ha BL: 0,7ha BP: 2,3ha BL: 0ha BP: 0,5ha BL: 0,2ha BP: 0,7ha BL: 0,5ha BP: 1,2ha BL: 0,1ha BP: 0,3ha BL: 0,2ha BP: 0,5ha BL: 1,0ha BP: 1,6ha BL: 0,9ha BP: 2,9ha BL: 0ha BP: 2,7ha BL: 0ha BP: 1,8ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0,1ha BL: 0ha BP: 1,0ha pow. zalewu zw. 10% (ha) BL: 3,8ha BP: 23,3ha BL: 1,8ha BP: 16,9ha BL: 1,4ha BP: 17,6ha BL: 1,1ha BP: 2,9ha BL: 0,4ha BP: 0,7ha BL: 0,5ha BP: 1,1ha BL: 0,8ha BP: 1,5ha BL: 0,1ha BP: 0,4ha BL: 0,2ha BP: 1,2ha BL: 1,7ha BP: 2,1ha BL: 2,3ha BP: 3,2ha BL: 1,0ha BP: 3,1ha BL: 1,7ha BP: 1,9ha BL: 1,3ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0,1ha BL: 0ha BP: 2,3ha pow. zalewu zw. 1% (ha) Tab.III.1. Strefy zagrożenia powodziowego Reda - Kanał Redy 110 r-25 r-26 r-27 r-28 r-29 26.290 25.950 25.635 25.325 25.270 N - nieciągłe r-24 26.465 r-21 27.055 r-23 r-20 27.350 26.730 r-19 27.455 r-22 r-18 27.670 26.810 r-17 B - brak 20.74 21.52 21.34 28.95 21.75 22.51 25.99 25.88 26.63 27.05 27.11 26.94 27.32 rzędna przekrój brzeg lewy (m) 27.875 km rzeki C - ciągłe 19.09 19.17 19.45 18.83 19.20 20.39 20.29 23.56 23.29 23.35 23.37 23.38 23.39 rzędna dna (m) 20.78 21.35 22.01 21.49 21.65 23.12 26.31 26.08 26.13 26.82 26.72 26.63 27.25 21.07 21.14 21.34 21.67 21.79 21.87 22.35 26.00 26.02 26.09 26.11 26.15 26.21 rzędna rzędna brzeg prawy zw. 10% (m) (m) 21.33 21.38 21.62 22.00 22.10 22.22 22.96 26.00 26.07 26.29 26.34 26.45 26.54 B B B B B B B B C C C C C rzędna obwałow. zw. 1% brzeg lewy (m) B B B B B B B B C C C C C r-28 r-29 r-27 r-28 r-26 r-27 r-25 r-26 r-24 r-25 r-23 r-24 r-22 r-23 r-21 r-22 r-20 r-21 r-19 r-20 r-18 r-19 r-17 r-18 r-16 r-17 Reda - Kanał Redy obwałow. odcinek brzeg prawy rzeki BL: 0m BP: 10-30m BL: 0-100m BP: 0-10m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 40m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 0m BL: 0-90m BP: 0-160m BL: 0-20m BP: 90-160m BL: 20-90m BP: 10-160m BL: 10-90m BP: 0-50m BL: 0-20m BP: 0-20m szerokość zalewu zw. 10% (m) BL: 0m BP: 10-110m BL: 0-150m BP: 0-10m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 40m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 0m BL: 0-90m BP: 0-160m BL: 0-30m BP: 130-230m BL: 20-100m BP: 20-230m BL: 10-110m BP: 10-80m BL: 0-40m BP: 0-20m szerokość zalewu zw. 1% (m) Tab.III.1. Strefy zagrożenia powodziowego Reda - Kanał Redy c.d. BL: 0ha BP: 0,5ha BL: 0,5ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0,5ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0,4ha BP: 2,1ha BL: 0,1ha BP: 3,7ha BL: 0,8ha BP: 1,3ha BL: 1,0ha BP: 0,2ha BL: 0,1ha BP: 0,1ha pow. zalewu zw. 10% (ha) BL: 0ha BP: 0,9ha BL: 0,8ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0,5ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0,8ha BP: 2,3ha BL: 0,1ha BP: 4,8ha BL: 1,0ha BP: 1,4ha BL: 1,1ha BP: 0,3ha BL: 0,1ha BP: 0,2ha pow. zalewu zw. 1% (ha) 111 sr-2 sr-3 sr-4 sr-5 sr-6 sr-7 sr-8 sr-9 sr-10 sr-11 sr-12 sr-13 3.565 3.225 2.995 2.630 2.145 1.860 1.700 1.385 1.100 0.755 0.550 0.180 N - nieciągłe sr-1 B - brak 22.13 23.13 23.62 23.86 23.40 25.76 24.46 23.74 23.03 24.42 24.85 24.83 25.07 rzędna przekrój brzeg lewy (m) 3.880 km rzeki C - ciągłe 20.54 21.20 21.77 22.39 22.65 22.61 22.48 22.51 22.30 22.75 24.18 24.83 25.07 rzędna dna (m) 22.18 23.32 23.84 24.46 24.21 26.16 24.26 23.83 23.03 24.44 24.78 24.83 25.07 22.01 22.89 23.32 23.90 24.23 24.50 24.52 24.52 24.52 24.52 24.52 24.91 25.15 rzędna rzędna brzeg prawy zw. 10% (m) (m) 22.42 23.42 23.90 24.53 24.82 25.02 25.05 25.08 25.10 25.16 25.68 26.39 26.61 B B B B B B B B B B B B B rzędna obwałow. zw. 1% brzeg lewy (m) B B B B B B B B B B B B B sr-8 sr-9 sr-7 sr-8 sr-6 sr-7 sr-5 sr-6 sr-4 sr-5 sr-3 sr-4 sr-2 sr-3 sr-1 sr-2 sr-12 sr-13 sr-11 sr-12 sr-10 sr-11 sr-9 sr-10 Stara Reda obwałow. odcinek brzeg prawy rzeki BL: 0m BP: 0m BL: 0-20m BP: 0-20m BL: 10-60m BP: 0-20m BL: 0-140m BP: 0-30m BL: 10-140m BP: 10-100m BL: 0-100m BP: 0-80m BL: 0-10m BP: 0-10m BL: 0-20m BP: 0-30m BL: 0-40m BP: 20-40m BL: 0-30m BP: 0-30m BL: 0-10m BP: 0-10m BL: 0-90m BP: 0-20m szerokość zalewu zw. 10% (m) BL: 10m BP: 40m BL: 20-50m BP: 20-40m BL: 40-70m BP: 20-50m BL: 10-150m BP: 0-30m BL: 30-200m BP: 10-140m BL: 0-120m BP: 0-100m BL: 0-20m BP: 0-20m BL: 10-20m BP: 10-50m BL: 0-70m BP: 30-150m BL: 0-60m BP: 0-110m BL: 0-20m BP: 0-40m BL: 0-90m BP: 0-50m szerokość zalewu zw. 1% (m) Tab.III.2. Strefy zagrożenia powodziowego Stara Reda BL: 0,1ha BP: 0,1ha BL: 0,2ha BP: 0,3ha BL: 0,6ha BP: 0,1ha BL: 0,4ha BP: 0,7ha BL: 3,8ha BP: 1,4ha BL: 1,0ha BP: 0,4ha BL: 0,1ha BP: 0,1ha BL: 0,1ha BP: 0,1ha BL: 0,3ha BP: 0,1ha BL: 0,1ha BP: 0,1ha BL: 0,1ha BP: 0ha BL: 0,7ha BP: 0,1ha pow. zalewu zw. 10% (ha) pow. zalewu zw. 1% (ha) BL: 0,3ha BP: 0,9ha BL: 0,9ha BP: 0,6ha BL: 0,9ha BP: 0,4ha BL: 2,1ha BP: 0,9ha BL: 5,6ha BP: 1,7ha BL: 1,2ha BP: 1,4ha BL: 0,2ha BP: 0,2ha BL: 0,1ha BP: 0,2ha BL: 0,1ha BP: 1,0ha BL: 0,3ha BP: 1,4ha BL: 0,1ha BP: 0,1ha BL: 0,7ha BP: 0,2ha Tab.III.2. Strefy zagrożenia powodziowego Stara Reda 112 b-10 b-11 b-12 b-13 b-14 1.250 1.150 0.980 0.920 0.720 N - nieciągłe b-9 b-6 1.815 1.400 b-5 2.140 b-8 b-4 2.150 1.590 b-3 2.375 b-7 b-2 2.675 1.795 b-1 B - brak 27.94 27.35 27.15 27.75 26.72 26.41 28.09 28.43 29.04 30.04 30.84 30.54 32.27 33.06 rzędna przekrój brzeg lewy (m) 2.840 km rzeki C - ciągłe 24.62 24.52 24.76 24.84 25.36 25.89 26.06 26.95 27.24 27.94 28.18 27.97 29.06 29.19 rzędna dna (m) 26.20 26.15 26.45 27.03 27.65 27.94 28.93 29.12 29.87 30.40 30.71 30.19 32.26 31.51 26.26 26.49 26.57 26.89 27.04 27.31 27.64 28.64 28.63 29.55 29.95 30.29 30.96 31.31 rzędna rzędna brzeg prawy zw. 10% (m) (m) 26.55 26.73 26.82 27.23 27.39 27.60 27.94 28.88 28.80 29.90 30.25 30.67 31.41 31.78 B B B B B B B B B B B B B B rzędna obwałow. zw. 1% brzeg lewy (m) B B B B B B B B B B B B B Bolszewka B b-13 b-14 b-12 b-13 b-11 b-12 b-10 b-11 b-9 b-10 b-8 b-9 b-7 b-8 b-6 b-7 b-5 b-6 b-4 b-5 b-3 b-4 b-2 b-3 b-1 b-2 obwałow. odcinek brzeg prawy rzeki BL: 0m BP: 0m BL: 0-50m BP: 0-15m BL: 50-80m BP: 15-25m BL: 70m BP: 0m BL: 0-50m BP: 0-15m BL: 0m BP: 0m BL: 0m BP: 0m BL: 0-10m BP: 0-40m BL: 0-30m BP: 0-20m BL: 10-30m BP: 10m BL: 0-15m BP: 0-40m BL: 30m BP: 100m BL: 0m BP: 100-110m szerokość zalewu zw. 10% (m) BL: 10-15m BP: 10-65m BL: 10-100m BP: 10-15m BL: 100-130m BP: 15-30m BL: 100m BP: 0m BL: 0-50m BP: 0-15m BL: 0m BP: 0m BL: 0-5m BP: 0m BL: 0-20m BP: 0-50m BL: 0-50m BP: 0-130m BL: 20-70m BP: 140-165m BL: 0-30m BP: 140-170m BL: 0m BP: 120m BL: 0m BP: 110-120m szerokość zalewu zw. 1% (m) Tab.III.3. Strefy zagrożenia powodziowego Bolszewka BL: 0ha BP: 0ha BL: 0,2ha BP: 0ha BL: 1,3ha BP: 0,2ha BL: 0,3ha BP: 0ha BL: 0,1ha BP: 0,1ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0,1ha BP: 0,2ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0,2ha BP: 0ha BL: 0ha BP: 0,4ha BL: 0ha BP: 0,4ha BL: 0ha BP: 2,2ha pow. zalewu zw. 10% (ha) BL: 0,1ha BP: 0,6ha BL: 1,0ha BP: 0,2ha BL: 3,0ha BP: 0,5ha BL: 0,4ha BP: 0ha BL: 0,1ha BP: 0,1ha BL: 0ha BP: 0ha BL: 0,1ha BP: 0ha BL: 0,1ha BP: 0,2ha BL: 0,1ha BP: 0,5ha BL: 0,3ha BP: 1,2ha BL: 0,1ha BP: 2,4ha BL: 0ha BP: 0,7ha BL: 0ha BP: 2,6ha pow. zalewu zw. 1% (ha) Tab.III.3. Strefy zagrożenia powodziowego Bolszewka 113 b-16 b-17 b-18 0.300 0.210 0.050 N - nieciągłe b-15 B - brak 27.63 27.25 27.37 27.81 rzędna przekrój brzeg lewy (m) 0.650 km rzeki C - ciągłe 23.87 24.17 24.41 24.43 rzędna dna (m) 27.63 27.21 27.23 27.28 26.17 26.17 26.17 26.20 rzędna rzędna brzeg prawy zw. 10% (m) (m) 26.50 26.51 26.51 26.52 C C C B rzędna obwałow. zw. 1% brzeg lewy (m) C C C C Bolszewka b-17 b-18 b-16 b-17 b-15 b-16 b-14 b-15 obwałow. odcinek brzeg prawy rzeki BL: 0m BP: 90-220m BL: 0m BP: 220-600m BL: 0m BP: 640-670m BL: 0m BP: 660-710m szerokość zalewu zw. 10% (m) BL: 0m BP: 120-320m BL: 0m BP: 320-690m BL: 0m BP: 640-690m BL: 0m BP: 690-840m szerokość zalewu zw. 1% (m) Tab.III.3. Strefy zagrożenia powodziowego Bolszewka c.d. BL: 0ha BP: 1,2ha BL: 0ha BP: 10,1ha BL: 0ha BP: 1,5ha BL: 0ha BP: 12,5ha pow. zalewu zw. 10% (ha) BL: 0ha BP: 1,3ha BL: 0ha BP: 16,5ha BL: 0ha BP: 3,7ha BL: 0ha BP: 15,7ha pow. zalewu zw. 1% (ha) Dla rzeki Redy (Kanał Redy) od km 25+270 do km 32+180 narażone na zalanie wodą powodziową Q1% są tereny o powierzchni ponad 110 ha (22 ha – brzeg lewy, 88,7 ha – brzeg prawy). Dla przepływu Q10% całkowita powierzchnia obszarów bezpośrednio zagrożonych powodzią wynosi około 90 ha (11,9 ha – brzeg lewy, 79 ha – brzeg prawy). Tereny zagrożone w rejonie jeziora Orle (od km 32+180 do km 31+325 przekrój r-3) obejmują głównie tereny naturalnie zalewane. Stanowią je przede wszystkim łąki i nieużytki. Powierzchnia terenu zagrożenia bezpośredniego dla przepływu Q1% wynosi 64,8 ha (7 ha – brzeg lewy, 57,8 ha – brzeg prawy), a dla przepływu Q10% 60,4 ha (5,4 ha – brzeg lewy, 55 ha – brzeg prawy). Na długości rzeki Redy (Kanał Redy) w granicach obszaru zurbanizowanego wsi Orle (od przekroju r-3 zlokalizowanego w km 31+325 do przekroju r-12 zlokalizowanego w km 29+320) zagrożone są pojedyncze zabudowania na brzegu prawym. Poza tym tereny bezpośredniego zagrożenia powodziowego obejmują łąki, nieużytki oraz obszar starego koryta Redy zlokalizowanego na brzegu prawym. Powierzchnia terenu zagrożonego zalaniem dla przepływu Q1% wynosi 24,3 ha (8,1 ha – brzeg lewy, 16,2 ha – brzeg prawy), a dla przepływu Q10% 16,3 ha (3,6 ha – brzeg lewy, 12,7 ha – brzeg prawy). Na długości rzeki Redy (Kanał Redy) od przekroju r-12 (km 29+320) do ujścia rzeki Bolszewki (przekrój r-17 km 27+875) tereny zagrożenia bezpośredniego powodzią dla przepływu Q1% wynoszą 8,2 ha (3 ha – brzeg lewy, 5,2 ha – brzeg prawy). Tereny zagrożone zalaniem dla przepływu Q10% występują tylko na brzegu prawym (powierzchnia 3,4 ha). Na brzegu lewym obliczone rzędne zwierciadła wody w całości mieszczą się w obwałowaniu Kanału Redy. Na odcinku Kanału Redy od ujścia Bolszewki (r-17 km 27+875) do połączenia się z korytem Starej Redy poniżej cementowni (przekrój r-24 km 26+465), ze względu na zrzut wody z Kanału przez jaz ulgi, strefa bezpośredniego zagrożenia jest mała i występuje tylko w rejonie przed zakładem przemysłowym (r-21 km 27+050) na brzegu prawym. Powierzchnia tej strefy zarówno dla przepływu Q1% jak i Q10% nie przekracza 1,5 ha. Na odcinku poniżej połączenia się starego koryta Redy z Kanałem Redy (km 26+465 przekrój r-24) aż do wodowskazu Wejherowo (r-29 km 25+270) strefy zagrożenia bezpośredniego dla Q1% obejmują tereny zurbanizowane o powierzchni 12,1 ha (3,1 ha – brzeg lewy, 9 ha – brzeg prawy). Dla przepływu Q10% powierzchnia terenów zagrożonych wynosi 9,8 ha (2,4 ha – brzeg lewy, 7,4 ha – brzeg prawy). 114 Powierzchnia narażona na zalanie wodami ze starego koryta Redy biegnącego wzdłuż lewego brzegu Kanału Redy obejmuje praktycznie w całości tereny niezurbanizowane. Wyjątkiem jest obszar zabudowany, znajdujący się w km 2+630 (sr-5). Dla przepływu Q1% pole powierzchni narażone na zalanie wodą powodziową wynosi 21,5 ha z czego 17,3 ha przypada na odcinek od km 3+880 do zrzutu wody z kanału ulgi z Kanału Redy (sr-8 km 1+700). Dla przepływu Q10% powierzchnia całkowita narażona na zalanie wynosi ok. 11 ha (9,3 ha do sr8). W opracowaniu wyznaczono również strefy zagrożenia potencjalnego dla przepływu Q1%. Są to obszary zagrożone zalaniem wskutek przelania się wody nad koroną wału, bądź ewentualnej awarii obwałowań ciągłych rzeki Bolszewki oraz Kanału Redy. Dla lewobrzeżnych obwałowań Bolszewki na długości od km 0+330 do km 0+050 (b18) strefa zagrożenia potencjalnego obejmuje tereny łąk i nieużytków o powierzchni ponad 7 ha. Tereny potencjalnie zagrożone na odcinku rzeki Redy (Kanału Redy) od przekroju r12 (km 29+320) do ujścia rzeki Bolszewki (przekrój r-17 km 27+875) zlokalizowane są na brzegu lewym i obejmują obszar o powierzchni 2ha, który nie został zaliczony do stref zagrożenia bezpośredniego dla starego koryta Redy. Podobnie przeanalizowano teren lewobrzeżny rzeki Redy dla odcinka Redy od ujścia Bolszewki (r-17 km 27+875) do połączenia się z korytem starej Redy (r-24 km 26+465). Łączna powierzchnia strefy zagrożenia potencjalnego dla przepływu Q1% wynosi na brzegu lewym 5,7 ha. Na brzegu prawym strefa zagrożenia potencjalnego o powierzchni 11,7 ha dla przepływu Q1% dla Kanału Redy graniczy z nasypem kolejowym linii kolejowej Wejherowo – Żarnowiec. Łączna powierzchnia stref zagrożenia potencjalnego w opracowaniu ma powierzchnię 26,4 ha (7 ha – rzeka Bolszewka, 19,4 ha – rzeka Reda) Obliczenia stref zagrożenia powodziowego zostały wykonane przy założeniu, że wszystkie budowle hydrotechniczne – jazy, zastawki, mosty mają przepustowość zgodną z projektowaną i nie stanowią dodatkowej przeszkody wywołującej spiętrzenie wody. W przypadku awarii, czy też złego sterowania przepływem wody rzeczywisty układ zwierciadła może znacznie odbiegać od obliczonego. Przeszkodę w swobodnym przepływie mogą stanowić również pływająca kra (zator lodowy), gałęzie, drzewa i inne przedmioty. 115 Na zakończenie należy podkreślić, że w przedstawionym opracowaniu zastosowano najnowsze, zalecane metody wyznaczania przepływów charakterystycznych [27], [28] oraz obliczenia stref zagrożenia powodziowego [24], [30]. Wykorzystano aktualne wyniki pomiarów terenowych (2007-2008), umożliwiające szczegółową analizę zasięgu stref zagrożenia powodziowego. Można więc przyjąć, że przedstawiony na mapie zasięg stref dla Q10% i Q1%, odpowiada stanowi rzeczywistemu. 116 Rys.III.1. Mapa stref zagrożenia powodziowego, skala 1: 10 000 117