1 Prezentacja projektu PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ SZWAJCARIE W RAMACH SZWAJCARSKIEGO PROGRAMU WSPÓŁPRACY Z NOWYMI KRAJAMI CZŁONKOWSKIMI UNII EUROPEJSKIEJ Projekt: R ewitalizacja, ochrona bioróżnorodności i wykorzystanie walorów starorzeczy Wisły, zatrzymanie degradacji doliny górnej Wisły jako korytarza ekologicznego www.wisliska.pl Identyfikacja podstawowych działań rewitalizacyjnych w dolinie górnej Wisły wraz z oceną wpływu wybranych rozwiązań na maksymalne przepływy i rzędne zwierciadła wody na przykładzie powodzi z maja 2010 roku Autorzy: Robert Wawręty Janusz Żelaziński

2 www.wisliska.pl IDENTYFIKACJA RODZAJÓW ANTROPOPRESJI ORAZ OCENA WYBRANYCH JEJ SKUTKÓW

3 www.wisliska.pl Wycinka lasów i zamiany dawnych terenów leśnych w grunty orne Okres realizacji: Od epoki brązu do połowy XIX wieku. Wpływ na ukształtowanie koryta: Zmiana zwartego koryta meandrującego na koryto roztokowe. Zwiększenie intensywności transportu rumowiska. Wpływ na zjawiska powodziowe: Zwiększenie i przyspieszenie odpływu powierzchniowego, a tym samym wzrost maksymalnych przepływów powodziowych. Wzrost prawdopodobieństwa powstawania zatorów lodowych. Wpływ na ekosystem: Z punktu widzenia bioróżnorodności ekosystemy związane z korytem i doliną rzeki roztokowej są cenniejsze od ekosystemów rzeki o jednorodnym korycie ze względu na występowanie wysp oraz odgałęzień koryta o zróżnicowanej głębokości i prędkości przepływu.

4 www.wisliska.pl Regulacja Zmiany kształtu koryta rzeki Wisły wywołane regulacją poniżej Krakowa. Rysunek pokazuje skrócenie i zwężenie koryta rzeki rozpoczynające się w połowie XIX wieku. Źródło: Łajczak A. 1995: The Impact of River Regulation, 1850-1990, one the Chanel and Floodplain of the Upper Vistula, Southern Poland, River Geomorphology. Edited by Edward J.Hickin John Wiley & Sons Ltd.

5 www.wisliska.pl Regulacja Okres realizacji: Po 1840 roku, niszczone przez wodę budowle regulacyjne są systematycznie remontowane i odbudowywane. Wpływ na ukształtowanie koryta: Wyprostowanie i zwężenie koryta, obniżanie się poziomu dna wskutek przyspieszonej erozji. Wpływ na zjawiska powodziowe: Istotny wzrost przepływów powodziowych wskutek przyspieszenia postępu fal powodziowych i nakładania się kulminacji dopływów i na kulminację rzeki głównej. Ograniczenie ryzyka powstawania zatorów lodowych. Wpływ na ekosystem Likwidacja wysp, zakoli rzecznych i bocznych koryt powoduje zmniejszenie bioróżnorodności.

6 www.wisliska.pl Okres realizacji: po 1890 roku. Wpływ na ukształtowanie koryta: Ograniczenie zasięgu wód powodziowych „odebranie rzece jej przestrzeni”. Masowe odkładanie się rumowiska w terenie międzywala. Zidentyfikowano odcinki międzywala gdzie grubość warstwy osadów jest rzędu 3 – 4 metrów. Intensywny rozwój roślinności w międzywalu pokrytym żyznymi namułami. Budowa obwałowań przeciwpowodziowych

7 www.wisliska.pl Typowe warstwy osadów zakumulowanych w międzywalu górnej Wisły w ciągu ostatnich 100 lat. Pokazano przekształcenie koryta i terenu zalewowego wynikające z regulacji oraz zmiany charakteru osadów przed i po regulacji. Źródło: Łajczak A. 1995: The Impact of River Regulation, 1850-1990, one the Chanel and Floodplain of the Upper Vistula, Southern Poland, River Geomorphology. Edited by Edward J.Hickin John Wiley & Sons Ltd. Budowa obwałowań przeciwpowodziowych

8 www.wisliska.pl Wpływ na zjawiska powodziowe: Istotny wzrost przepływów powodziowych wskutek przyspieszenia postępu fal powodziowych i nakładania się kulminacji dopływów na kulminację rzeki głównej. Silny wzrost maksymalnych poziomów wody podczas powodzi wskutek zmniejszenia przepustowości koryta spowodowanej: zwężeniem koryta wielkiej wody, osadami gromadzonymi w międzywalu, rozwojem roślinności w międzywalu. Eskalacja szkód powodziowych i zagrożenia dla życia ludzi poprzez iluzję bezpieczeństwa powodującą zagospodarowania terenów zalewowych. Wpływ na ekosystem: Praktyczna likwidacja lasów łęgowych stanowiących jeden z najcenniejszych ekosystemów dolin rzecznych oraz przerwanie łączności pomiędzy starorzeczami a głównym nurtem rzeki. Budowa obwałowań przeciwpowodziowych

9 www.wisliska.pl Kaskada górnej Wisły Źródło: materiały RZGW Kraków

10 www.wisliska.pl Kaskada górnej Wisły Okres realizacji: 1949 - 2003. Wpływ na ukształtowanie koryta: Zamiana koryta rzeki na kaskadę zbiorników praktycznie likwiduje transport rumowiska napływającego ze zlewni. Skutkuje to silną erozją koryta poniżej ostatniego zbiornika. Wpływ na zjawiska powodziowe: Możliwość zwiększenia przepływów maksymalnych wskutek ograniczenia retencji korytowej czynnej w okresie przemieszczania się fali powodziowej. Możliwość wzrostu stanów kulminacyjnych oraz ograniczenia (w stosunku do koryta naturalnego) przepustowości koryta w profilu stopnia. Wpływ na ekosystem: Uniemożliwienie przemieszczania się organizmom wodnym wzdłuż koryta Wisły i odcięcie ich dostępu do siedlisk zlokalizowanych na jej dopływach. Zmiana reżimu wodnego rzeki. Zmiany w liczebności i składzie gatunkowym fauny. Erozja koryta poniżej ostatniego stopnia.

11 www.wisliska.pl Identyfikacja rodzajów antropopresji niemożliwych do likwidacji ze względów ekonomicznych i społecznych Likwidacja rolnictwa poprzez całkowite zalesienie doliny. Likwidacja obwałowań chroniących obszary zurbanizowane oraz budowli regulacyjnych chroniących obwałowania i inne elementy infrastruktury. Likwidacja Kaskady górnej Wisły.

12 www.wisliska.pl IDENTYFIKACJA DZIAŁAŃ REWITALIZACYJNYCH DOPUSZCZALNYCH ZE WZGLĘDÓW SPOŁECZNYCH I EKONOMICZNYCH Utworzenie polderów na terenach niezabudowanych lub zabudowanych w stopniu minimalnym. Relokacja obwałowań (rozszerzenie rozstawu wałów) na niezurbanizowanych terenach zalewowych. Przywrócenie stałej, bezpośredniej łączności wybranych starorzeczy z głównym korytem Wisły: najdłuższe znajdują się w Miejscu dł. 4 km i na wysokości stopnia Przewóz o dł. 1,8 km. Udrożnienie stopni Kaskady górnej Wisły dla ichtiofauny. Rezygnacja z budowy stopnia Niepołomice i proponowane działania alternatywne. Zaniechanie dalszych prac regulacyjnych i konserwacji zbędnych budowli regulacyjnych, a w niektórych przypadkach ich demontaż ze szczególnym uwzględnieniem okolic Wawrzeńczyc km 805+250 – 802+500 (km wg MPHP) oraz odcinka pomiędzy Nowym Brzeskiem a Koszycami km 798+800 – 785+000. Postulaty te nie dotyczą budowli regulacyjnych chroniących wały oraz inne elementy infrastruktury. Likwidacja zbędnych obwałowań: lewobrzeżny odcinek Wisły w km 786+200 – 785+650 (km wg MPHP) w miejscowości Parcela – Morsko o dł. ok. 450 m.

13 www.wisliska.pl IDENTYFIKACJA MIEJSC LOKALIZACJI POLDERÓW ORAZ ODCINKÓW RZEKI GDZIE MOŻLIWA JEST RELOKACJA OBWAŁOWAŃ Metoda identyfikacji: Kilka wizji terenowych poprzedzonych analizą map satelitarnych dostępnych na Google Earth. Obliczenia pojemności retencyjnej polderów: Wykorzystano numeryczny model terenu. Do obliczeń pojemności wykorzystano algorytmy AutoCad Civil 3D. Kryteria: Tereny odcięte wałami od koryta Wisły, a jednocześnie niezabudowane i ekstensywnie użytkowane lub zabudowane w nieznacznym stopniu. Duża powierzchnia oraz niskie rzędne terenu, co zapewnia objętość polderu pozwalającą znacząco redukować wysokość kulminacji powodzi. Możliwość relokacji obwałowań w miejscach pozwalających na uzyskanie maksymalnych efektów ekologicznych bez istotnego pogorszenia bezpieczeństwa powodziowego.

14 www.wisliska.pl Polder Babice/relokacja P = 1,38 km 2 V = 3,09 mln m 3 Polder Łęg - Gromiec P = 3,50 km 2 V = 11,29 mln m 3 Polder Mętków P = 3,19 km 2 V = 11,86 mln m 3 Polder Rozkochów P = 4,75 km 2 V = 14,57 mln m 3 Polder Wiślisko/relokacja P = 3,18 km 2 V = 9,62 mln m 3 Polder Zapasiecze P = 3,49 km 2 V = 5,60 mln m 3 Polder Pasieka P = 1,47 km 2 V = 3,27 mln m 3 Polder Wawrzeńczyce P = 2,06 km 2 V = 7,94 mln m 3 Polder Warsztaciska/relokacja P = 3,02 km 2 V = 12,22 mln m 3

15 Polder Babice www.wisliska.pl

16 Polder Łęg

17 Polder Mętków

18 Polder Wiślisko

19 Polder Rozkochów

20 Polder Zapasiecze

21 www.wisliska.pl Polder Wawrzeńczyce

22 Polder Warsztaciska

23 www.wisliska.pl Podsumowanie minimalnej, możliwej do uzyskania powierzchni i pojemności retencyjnej Przed Krakowem V = 59,30 mln m 3 P = 20,96 km 2 Poniżej Krakowa, do ujścia Raby V = 20,16 mln m 3 P = 5,08 km 2 Łącznie: V = 79,46 mln m 3 P = 26,04 km 2

24 www.wisliska.pl BADANIE WPŁYWU WYBRANYCH DZIAŁAŃ REWITALIZACYJNYCH NA MAKSYMALNE PRZEPŁYWY I RZĘDNE ZWIERCIADŁA WODY NA PRZYKŁADZIE POWODZI Z MAJA 2010 ROKU

25 www.wisliska.pl Warianty poddane badaniom symulacyjnym

26 www.wisliska.pl Do obliczeń wykorzystano aplikacje HEC-RAS (wersja 4.1.0) stworzoną przez Hydrologic Engineering Center U.S Army Corps of Engineers (http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/) z uwagi na:http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/ Jest to model oparty na numerycznym rozwiązaniu równań Saint – Venanta, czyli równań wykorzystujących podstawowe prawa fizyki – prawo zachowania masy i prawo zachowania pędu Szeroki zakres zastosowania. Możliwości modelowania urządzeń wodnych. Posiadanie własnej bazy danych z wieloma narzędziami do analizy wyników obliczeń. Aplikacja jest bezpłatna. Model symulacyjny

27 www.wisliska.pl Dane hydrologiczne - posłużono się danymi o stanach wody (przepływach) zbieranymi z portalu www.pogodynka.pl/podest/ na bieżąco w trakcie powodzi w roku 2010 a także z publikacji „DORZECZE WISŁY – MONOGRAFIA POWODZI MAJ-CZERWIEC”. Wykorzystano dane z profili wodowskazowych IMGW PIB: Nowy Bieruń, Pustynia, Las, Smolice, Czernichów, Kraków, Bielany, Sierosławie, Popędzynka na Wiśle oraz Jeleń na Przemszy, Oświęcim na Sole, Zator na Skawie, Radziszów na Skawince, Balicach na Rudawie i Proszówki na Rabiewww.pogodynka.pl/podest/ Dane o geometrii koryta i doliny - wykorzystano przekroje poprzeczne doliny Wisły i Raby uzyskane w ramach projektu Banku Światowego w latach 1999 i 2000. Materiały obserwacyjno-pomiarowe wykorzystane w badaniach symulacyjnych

28 www.wisliska.pl Lokalizacja polderów oraz profili kontrolnych

29 www.wisliska.pl Kalibracja polegała na takim doborze współczynników szorstkości Manninga, aby uzyskać w procesie symulacji zgodność wyników obserwacji z wynikami symulacji. Dla otrzymanych krzywych napełnienia polderów zoptymalizowano rzędną oraz szerokość jazu wlotowego tak by efekt obniżenia maksymalnego przepływu (dla fali z roku 2010) był największy. Efekt działania polderów oceniano na najbliższym profilu wodowskazowym znajdującym się poniżej wlotu polderu. Niewykorzystana pojemność retencyjna wyniosła blisko 13 mln m 3. Niewykorzystanie części pojemności polderów wynika z faktu, iż polderu nie można grawitacyjnie napełnić do rzędnej wyższej niż maksymalna rzędna symulowanej fali (w tym przypadku fali z 2010 roku). W przypadku wystąpienia fali o kulminacji wyższej niż w 2010 roku pojemność ta może być w części lub w całości wykorzystana. Kalibracja modelu i optymalizacja parametrów wlotów do polderów

30 www.wisliska.pl OCENA WPŁYWU ROZWAŻANYCH WARIANTÓW NA MAKSYMALNE PRZEPŁYWY I POZIOMY WODY Na kolejnych rysunkach pokazano efekty działania polderów i relokacji obwałowań: Kolor niebieski - wyniki obliczeń przy wykorzystaniu wszystkich polderów w warunkach maksymalnego „ścięcia” szczytu fali z maja 2010. Kolor czerwony - wyniki przy założeniu, że w miejsce polderów Babice, Wiślisko i Warsztacisko mamy relokację wałów zamiast polderu. Kolor zielony - wyniki obliczeń dla warunków bez polderów i przy normalnej eksploatacji stopni wodnych.

31 www.wisliska.pl Porównanie wartości maksymalnych rzędnych zwierciadła wody Wisły poniżej ujścia Skawinki, km 857+700 Wyniki redukcji:  wariant z 9 polderami - 49 cm.  wariant z relokacją 3 odcinków obwałowań - 44 cm.

32 www.wisliska.pl Porównanie wartości maksymalnych natężeń przepływu wody Wisły poniżej ujścia Skawinki, km 857+700 Wyniki redukcji:  wariant z 9 polderami - 278 m 3 /s,  wariant z relokacją 3 odcinków obwałowań - 247 m 3 /s.

33 www.wisliska.pl Porównanie wartości maksymalnych rzędnych zwierciadła wody Wisły w rejonie w rejonie Wawelu, km 841+550 Wyniki redukcji:  wariant z 9 polderami - 50 cm,  wariant z relokacją 3 odcinków obwałowań - 44 cm.

34 www.wisliska.pl Porównanie wartości maksymalnych natężeń przepływu Wisły w rejonie Wawelu, km 841+550 Wyniki redukcji:  wariant z 9 polderami - 280 m 3 /s,  wariant z relokacją 3 odcinków obwałowań - 251 m 3 /s.

35 www.wisliska.pl Porównanie wartości maksymalnych rzędnych zwierciadła wody Wisły poniżej Krakowa, km 825+000 Wyniki redukcji:  wariant z 9 polderami - 52 cm,  wariant z relokacją 3 odcinków obwałowań - 48 cm.

36 www.wisliska.pl Porównanie wartości maksymalnych natężeń przepływu Wisły poniżej Krakowa, km 825+000 Wyniki redukcji:  wariant z 9 polderami - 279 m 3 /s,  wariant z relokacją 3 odcinków obwałowań - 252 m 3 /s.

37 www.wisliska.pl Porównanie wartości maksymalnych rzędnych zwierciadła wody Wisły w rejonie wodowskazu Sierosławie (powyżej ujścia Raby), km 788+000 Wyniki redukcji:  wariant z 9 polderami – 76 cm,  wariant z relokacją 3 odcinków obwałowań - 50 cm.

38 www.wisliska.pl Porównanie wartości maksymalnych natężeń przepływu w rejonie wodowskazu Sierosławice (powyżej ujścia Raby), tj. w km 788+000 Wyniki redukcji:  wariant z 9 polderami - 420 m 3 /s,  wariant z relokacją 3 odcinków obwałowań - 271 m 3 /s.

39 www.wisliska.pl Porównanie wartości maksymalnych rzędnych zwierciadła wody Wisły poniżej Raby, km 781+000 Wyniki redukcji:  wariant z 9 polderami – 57 cm,  wariant z relokacją 3 odcinków obwałowań - 49 cm.

40 www.wisliska.pl Porównanie wartości maksymalnych natężeń przepływu Wisły poniżej Raby, km 781+000 Wyniki redukcji:  wariant z 9 polderami - 330 m 3 /s,  wariant z relokacją 3 odcinków obwałowań - 290 m 3 /s.

41 www.wisliska.pl Możliwe obniżenie maksymalnych rzędnych zwierciadła wody dla powodzi z 2010 r. na Wiśle uzyskane w wyniku pełnej polderyzacji rzeki

42 www.wisliska.pl Możliwe obniżenie maksymalnych natężeń przepływu dla powodzi z 2010 r. na Wisłę wskutek pełnej polderyzacji rzek

43 www.wisliska.pl Podsumowanie Z punktu widzenia efektywności powodziowej korzystniejsze jest utworzenie 9 polderów (wariant I). Biorąc pod uwagę względy środowiskowe lepszym rozwiązaniem jest częściowa polderyzacja połączona z relokacją 3 odcinków obwałowań (wariant II). II wariant oznacza korzystniejszą łączność ekologiczną koryta Wisły z terenami zalewowymi o powierzchni 760 ha, które w naturalny sposób byłyby zalewane w trakcie wysokich wezbrań. Na terenach tych znajdują się odcięte starorzecza, z czego największe o dł. 4 km zlokalizowane jest w obszarze Natura 2000 PLB120005 Dolina Dolnej Skawy w sołectwie Miejsce w gm. Spytkowice. Z kolei na części obszaru Natura 2000 Natura 2000 PLB120002 bez uszczerbku dla przedmiotów jego ochrony wariant ten umożliwiłby zainicjowanie procesów siedliskotwórczych w kierunku rozwoju ekosystemów zależnych od wód. Dla Krakowa oznaczałoby to nieznaczne pogorszenie redukcji rzędnych fali powodziowej tj. o ok. 6 cm, natomiast w przypadku Wisły poniżej Raby o ok. 8 cm.

44 Dziękujemy za uwagę Towarzystwo na rzecz Ziemi ul. Leszczyńskiej 7 32-600 Oświęcim www.tnz.most.org.pl PROJEKT WSPÓŁFINANSOWANY PRZEZ SZWAJCARIE W RAMACH SZWAJCARSKIEGO PROGRAMU WSPÓŁPRACY Z NOWYMI KRAJAMI CZŁONKOWSKIMI UNII EUROPEJSKIEJ www.wisliska.pl