1 WARUNKI PRZEPŁYWU WÓD KATASTROFALNYCH NA OBSZARZE DELTY ŚRÓDLĄDOWEJ RZEKI NIDY Wojciech Bartnik, Jacek Florek, Paweł Wrona Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

2 Plan prezentacji Charakterystyka obiektu Wykorzystanie NMT do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego MetodykaWynikiWnioski Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

3 Charakterystyka obiektu Klasyfikacja fizyczno-geograficzna(Kondracki J.2000): Prowincja: Wyżyny Polskie Podprowincja: Wyżyna Małopolska Makroregion: Niecka Nidziańska Mezoregion: Dolina Nidy -występowanie trzeciorzędowych gipsów charakteryzujących się obecnością pierwotnych struktur sedymentacyjnych oraz wtórnych form krasowych(leje i zapadliska). -powierzchnia ok. 300 km 2, szerokość 2-6 km, płaskie dno podlega częstym zalewom -charakterystyczne dla regionu są garby i niecki

4 Klimat: Średnia roczna suma opadów wynosi w granicach 550-650 mm. Liczba dni z opadem waha się od 120 do 160 w roku. Średnia maksymalna grubość pokrywy śnieżnej waha się od 22,7 cm w środkowej jej części i od 12 do 8 cm w części zachodniej i południowo–wschodniej. Średnia roczna temperatura powietrza na podstawie średnich miesięcznych temperatur w dziesięcioleciu 1990-1999, wyniosła 7,2 o C. Zagospodarowanie obszaru: Na przeważającej części znajdują się łąki i pastwiska, niewielki procent zajmują grunty orne Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

5 Zlewnia rzeki Nidy Stanowi lewy dopływ Wisły Długość rzeki 151,2 km Powierzchnia dorzecza 3862,8 km 2 Zasilana wodami ze zlewni cząstkowych jej głównych dopływów: - Białej Nidy - powierzchnia zlewni 1033 km 2 - Czarnej Nidy - powierzchnia zlewni 1226 km 2 Na odcinku między Rębowem a Pińczowem w latach 60 i 70 zdewastowano nieujarzmiony charakter delty środkowej rzeki na skutek wykonania prac melioracyjnych oraz likwidacji meandrów Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

6 Środowisko przyrodnicze: Unikatowy charakter okresowo rozlewającej rzeki wraz z licznymi starorzeczami tworzące deltę śródlądową oraz dobrze zachowane formy krasowe wpływają znacząco na bogactwo flory i fauny Formami ochrony są tu Nadnidziański Park Krajobrazowy oraz w ramach europejskiej sieci NATURA 2000 utworzono również: OSOP(Obszar Specjalnej Ochrony Ptaków) - Dolina Nidy (zgodnie z Dyrektywą Rady 79/409/EWG tzw.”ptasią”) SOOS(Specjalny Obszar Ochrony Siedliskowej)- Ostoja Nidziańska (zgodnie z Dyrektywą Rady 92/43/EWG tzw.”siedliskową”) Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

7 Wykorzystanie Numerycznego Modelu Terenu do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego Numeryczny model terenu- jest matematycznym odzwierciedleniem rzeczywistego ukształtowania terenu zapisanym w postaci zbioru współrzędnych x,y,z punktów charakterystycznych należących do tego terenu i wystepujących między nimi relacji topologicznych. Może być przedstawiony w postaci: -nieregularnych trójkątów TIN (Triangular Irregular Network) -warstwic-cieniowania -regularnej siatki prostokatnej GRID Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

8 Metodyka Na mapie numerycznej założono 18 przekrojów poprzecznych od km 67+460 do km 78+477 charakteryzujących powierzchnię delty środkowej korzystając z programu Auto Cad odczytano współrzedne punktów wysokościowych doliny zalewowej w danym przekroju korzystając z programu Auto Cad odczytano współrzedne punktów wysokościowych doliny zalewowej w danym przekroju średnia odległość między przekrojami wyniosła 648 m średnia odległość między przekrojami wyniosła 648 m na podstawie „Profilu regulacji rzeki Nidy” założono kształt koryta rzeki jako trapezowy o nachyleniu skarp 1:2 na podstawie „Profilu regulacji rzeki Nidy” założono kształt koryta rzeki jako trapezowy o nachyleniu skarp 1:2 wyznaczono profil podłużny dna rzeki wraz założonymi głębokościami koryta wyznaczono profil podłużny dna rzeki wraz założonymi głębokościami koryta

9 Metodyka Przekroje poprzeczne w modelu Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

10 Metodyka Parametry obliczeniowe koryta Średnia szerokość B= 33,11 m Średnia głębokość t= 2,03 m Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

11 Metodyka Profil podłużny rzeki Nidy Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

12 Metodyka W celu określenia warunków przepływu wód katastrofalnych na badanym obszarze posłużono się modelem jednowymiarowym HEC-RAS (US Army Corps of Enginieers) Danymi wyjściowymi były wartości przepływów o prawdopodobieństwie przewyższenia z rejonu Motkowic a wynosiły Q 50% = 130 m 3 /s Q 1% = 375 m 3 /s Spadek średni wyniósł 0,76 % 0 Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

13 Metodyka Przyjęto cztery warianty oporu przepływu dla różnego pokrycia terenu w zależności od okresu wegetacyjnego dla doliny zalewowej oraz odmiennego charakteru koryta głównego rzeki Wariant 1 Koryto o regularnych przekrojach poprzecznych, bez wikliny i głazów n = 0,025 Teren zalewowy pokryty pastwiskami, niska trawa n = 0,035 (wiosna) Wariant 2 Koryto o regularnych przekrojach poprzecznych, bez wikliny i głazów n = 0,025 Teren zalewowy pokryty pastwiskami,oraz pojedynczymi krzakami wikliny,obfita trawa i zielsko n = 0,05 (lato) Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

14 Metodyka Wariant 3 Koryto o nieregularnych przekrojach poprzecznych, nierówna powierzchnia koryta n = 0,035 Teren zalewowy pokryty pastwiskami, niska trawa n = 0,035 (wiosna) Wariant 4 Koryto o nieregularnych przekrojach poprzecznych, nierówna powierzchnia koryta n = 0,035 Teren zalewowy pokryty pastwiskami,oraz pojedynczymi krzakami wikliny,obfita trawa i zielsko n = 0,05 (lato) Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

15 Wyniki

16 Wyniki Zalew delty środkowej wodą Q 50% =130 m 3 /s dla czterech wariantów oporu przepływu

17 Wyniki Zalew delty środkowej rzeki Nidy wodą Q 1% =375 m 3 /s dla czterech różnych wariantów oporu przepływu

18 Wnioski Symulacje przepływu fali powodziowej przeprowadzono na odcinku rzeki o długości 11 km dla różnych warunków szorstkości i okresów wegetacyjnych przy pomocy programu Hec-Ras który dość dobrze odwzorowuje warunki przepływu ustalonego. Najbardziej miarodajne wyniki kształtowania się strefy zalewu wodami o prawdopodobieństwie pojawienia Q 50% i Q 1% otrzymano dla wariantów gdzie szorstkość koryta wynosiła n = 0,035 gdyż współczynnik ten lepiej określa obecne warunki oporu przepływu w korycie Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

19 Wnioski Dla przepływu Q 50% =130 m 3 /s, zarówno dla okresu wiosennego jak i letniego wezbrania woda zmieściła się w korycie zaledwie w 3 przekrojach. Największe zagrożenie powodzią wystąpić może w okresie letnim podczas pełnej wegetacji roślin. Zasięg zalewu Q 1% = 375 m 3 /s we wszystkich przekrojach poprzecznych doliny jest znaczny co może stanowić zagrożenie dla niektórych osiedli w tym rejonie. Priorytetowym celem wydaje się sporządzenie mapy ze strefą zagrożenia A1. Przyrodniczo uzasadnioną formą,zniwelowania zagrożenia powodziowego w dolinie może być zwiększenie retencji dolinowej poprzez zbiorniki retencyjne lub poldery Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

20 Wnioski Ze względu na bezcenne warunki przyrodnicze jak też na ochronę, przeciwpowodziową należałoby strefę zalewu wodą Q 1% wyłączyć z prób ewentualnej zabudowy pozostawiając tradycyjne sposoby użytkowania ziemi poprzez rolnictwo ekstensywne, Symulacje z istniejącymi wałami przeciwpowodziowymi (okres wiosna, lato) wykazały że: - istniejące obwałowanie chroni deltę środkową rzeki Nidy przed wodą Q 50% =130 m 3 /s oraz Q 20% = 210 m 3 /s, - prawy wał zabezpiecza również część doliny przed wodą Q 1% =375 m 3 /s chroniąc zmeliorowane łąki przyległe do miejscowości Sobowice i Imielnica, Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej

21 Dokumentacja fotograficzna Wiosenne wezbranie na Nidzie

22 Garb Pińczowski Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej