plánování v oblasti vod

Prognózování a ovlivňování extrémních
hydrologických stavů řízením
vodohospodářské soustavy povodí Odry
12. Magdeburský seminář o ochraně vod
říjen 2006
Ing.Břetislav Tureček
Ing.Lukáš Pavlas
Povodí Odry s.p.
Varenská 49
701 26 OSTRAVA
Obsah prezentace
1.
Komentář k příspěvku ve sborníku
Konkrétní přiblížení jedné z činností - predikce průtoků
na vodních tocích a řízení údolních nádrží tvořících
Vodohospodářskou soustavu povodí Odry za povodně
v březnu 2006
2.
3.
Závěr
Vymezení české
části povodí
v rámci
Mezinárodní
oblasti povodí
Odry
Anotace příspěvku
Státní podnik Povodí Odry v rámci své působnosti na
české části povodí Odry postupně vybudoval a provozuje
ucelený systém prognózování hydrologických stavů a jejich
ovlivňování řízením VH soustavy, který zajišťuje:
„
kontinuální sběr hydrologických dat z měřících stanic
„
predikci průtoků na vodních tocích za povodní
„
„
optimalizaci řízení údolních nádrží tvořících
Vodohospodářskou soustavu povodí Odry za povodní
spolupráci s Integrovaným záchranným systémem
„
optimální řízení údolních nádrží v rámci Vodohospodářské
soustavy povodí Odry v obdobích sucha
„
automatický sběr dat technicko - bezpečnostního dohledu
za extrémních situací
Anotace příspěvku
Státní podnik Povodí Odry v rámci své působnosti na
české části povodí Odry postupně vybudoval a provozuje
ucelený systém prognózování hydrologických stavů a jejich
ovlivňování řízením VH soustavy, který zajišťuje:
„
kontinuální sběr hydrologických dat z měřících stanic
„
predikci průtoků na vodních tocích za povodní
„
„
optimalizaci řízení údolních nádrží tvořících
Vodohospodářskou soustavu povodí Odry za povodní
spolupráci s Integrovaným záchranným systémem
„
optimální řízení údolních nádrží v rámci Vodohospodářské
soustavy povodí Odry v obdobích sucha
„
automatický sběr dat technicko - bezpečnostního dohledu
za extrémních situací
Predikce průtoků na vodních tocích a řízení
údolních nádrží tvořících Vodohospodářskou
soustavu povodí Odry za povodně v březnu 2006
Oblast
povodí
Odry
Charakteristika oblasti povodí Odry
• rozloha 6252 km2,
• charakterově odlišné dvě části
-rozlehlejší jesenická s mírnějším
reliéfem a nižší hustotou osídlení
-menší beskydská část, která je
výrazně exponovanější
• délka toků celkově činí 5925 km,
• z toho s.p.Povodí Odry spravuje 1360
km.
•7 významných údolních nádrží, které
spolu s převody vody tvoří
Vodohospodářskou soustavu
Vodohospodářská
soustava povodí Odry
Matematický model HYDROG
o přípravě a tvorbě srážkoodtokového modelu pro prognózování průtoků
v korytech vodních toků a řízení údolních nádrží, který byl nazván HYDROG, bylo
rozhodnuto v roce 1990 (autor Prof. Starý).
„
Model HYDROG byl poprvé nasazen u státního podniku Povodí Odry, a to
v povodí Ostravice za povodně v roce 1997 (plocha povodí 1 000 km2), kde se
osvědčil na výbornou, a proto bylo rozhodnuto o jeho rozšíření na celé povodí Odry,
tj. na 6 000 km2 (kromě okrajových částí povodí, z nichž vody bezprostředně odtékají
do Polské republiky a nevytvářejí větší řeky – viz Hlučínsko), které bylo dokončeno
v roce 2000.
„
účelem je předpovídat průtoky na vodních tocích a optimalizovat řízení
existujících nádrží pracujících v soustavě, aby jejich tlumící efekty na povodně nebyly
pouze izolované.
„
prognózy průtoků jsou realizovány k významným lidským sídlům v povodí Odry
ve vazbě na znalost kapacity koryt vodních toků přes ně protékajících, a to platí i pro
optimalizační řízení nádrží. Předpověď je realizována pro 66 profilů říční sítě, z nichž
je odvozováno nebezpečí ohrožení zástavby pro 120 lidských sídel.
„
do HYDROGu vstupují měřené srážky a teploty v reálném čase (kontinuálně)
pomocí automatického sběru dat z rádiové sítě, která má 100 procentní energetickou
zálohu.
„
Měřící stanice Povodí Odry s.p.
měření veličin
v reálném čase
„
„
83 stanic celkem
z toho
63 srážkoměrných
„
(hustota 1 stanice
na ~ 100 km2)
„
a 53 měří průtoky
Povodňová situace v březnu 2006
Tání sněhu a srážková činnost způsobily ve dnech
25. – 31.3.2006 vznik povodňových průtoků
Stav na nádržích k 25.3.2006
Vodní tok Vodní dílo Celkový
objem
[mil.m3]
Moravice
Sl.Harta
Výška sněhové pokrývky
Zaplnění
zásobního
prostoru
[%]
218,7
Stanice
Praděd
Oblast
Výška
sněhu
[cm]
Jeseníky
205
Ramzová Jeseníky
170
Kozlov
Oderské vrchy
75
35,5
74,3
Ostravice Šance
57,1
43,5
Bílý Kříž
Beskydy
130
Morávka
Morávka
11,9
42,7
Šance
Beskydy
85
Lučina
Žermanice
25,2
46,3
Morávka
Beskydy
65
Stonávka Těrlicko
27,4
87,9
Javorový Beskydy
130
Olešná
4,4
91,1
Moravice
Kružberk
Olešná
Povodňová situace v březnu 2006
Tání sněhu a srážková činnost způsobily ve dnech
25. – 31.3.2006 vznik povodňových průtoků
Srážková činnost během povodňové situace
Stanice
Dílčí povodí
Celkový úhrn
[mm]
Úhrn 29.3.-30.3.
[mm]
maximum / 48 hodin
26.3.-31.3.
Děhylov
Opava
40
28
Vyšní Lhoty
Ostravice
85
65
Šance
Ostravice
70
51
Olešná
Ostravice
55
40
Bohumín
Odra
40
29
Věřňovice
Olše
40
30
Javorový
Beskydy
60
32
Povodňová situace v březnu 2006
Ukázka zprávy a tabulky o prognóze průtoků
Výsledky prognózy matematickým
modelem HYDROG
Ukázka
Řeka:
Odra
Profil:
Ostrava
Výsledky prognózy matematickým
modelem HYDROG
Ukázka
Řeka:
Olše
Profil:
Věřňovice
Profil
Kulmina
ce
[m3/s]
N-letý
průtok
Qn
Dosa
žený
SPA
Opava
90
2
2.
Moravice
Valšov
65
2
3.
Opava
Děhylov
175
2
3.
Odra
Odry
90
5
3.
Odra
Bohumín
660
2
2.
Ostravice Ostrava
230
1
2.
Olše
325
2
3.
Průtoky ve vodních
tocích
Povodňová vlna 25.3. - 6.4.2006
Opava - profil Děhylov
200
350
180
330
160
310
140
290
120
270
100
250
80
230
3
Věřňovice
Průtok [m /s]
Opava
60
průtok DĚHYLOV
210
40
III.SPA
190
II.SPA
20
170
I.SPA
150
0
25.03.
26.03.
27.03.
28.03.
29.03.
30.03.
31.03.
01.04.
02.04.
03.04.
04.04.
05.04.
06.04.
Hladina [cm]
Vodní tok
Řízení údolních nádrží ve VH soustavě
Řízení údolních nádrží v březnu 2006
Kaskáda údolních nádrží Slezská Harta – Kružberk na Moravici
Transformace povodňové vlny 25.3. - 7.4.2006
Kaskáda údolních nádrží SLEZSKÁ HARTA - KRUŽBERK
160
3
Qmax = 160 m /s
150
140
130
120
Celkový přítok do kaskády nádrží
110
Průtok [m3/s]
100
90
80
70
60
50
3
Qmax = 35 m /s
40
30
20
3
Q = 5 m /s
Celkový odtok
10
0
25.3.
26.3.
27.3.
28.3.
29.3.
30.3.
31.3.
1.4.
2.4.
3.4.
4.4.
5.4.
6.4.
7.4.
Řízení údolních nádrží
Údolní nádrž Šance na Ostravici
115
110
105
100
95
90
85
80
75
70
65
60
55
50
45
40
35
3
Q2 = 82 m /s
501.5
501.0
500.5
500.0
499.5
499.0
498.5
498.0
497.5
497.0
496.5
496.0
495.5
495.0
494.5
494.0
493.5
Hladina v nádrži
3
Qmax = 80 m /s
3
Q1 = 55 m /s
Přítok do nádrže
30
25
20
15
10
5
0
25.3.06
0:00
493.0
492.5
492.0
491.5
491.0
490.5
490.0
3
Qmax = 14 m /s
3
Q = 3 m /s
26.3.06
0:00
27.3.06
0:00
28.3.06
0:00
29.3.06
0:00
30.3.06
0:00
Odtok z nádrže
31.3.06
0:00
1.4.06
0:00
2.4.06
0:00
3.4.06
0:00
4.4.06
0:00
5.4.06
0:00
6.4.06
0:00
7.4.06
0:00
Hladina v nádrži [m n.m.]
Průtok [m3/s]
Transformace povodňové vlny 25.3. - 7.4.2006
Vodní dílo ŠANCE
Stav hladin v údolních nádržích
Vodní tok Vodní dílo Celkový
objem
nádrže
[mil.m3]
Celkový
zadržený
objem
[mil.m3]
Moravice
Sl.Harta
218,7
47,0
Moravice
Kružberk
35,5
8,5
Ostravice Šance
57,1
21,1
Morávka
Morávka
11,9
3,5
Lučina
Žermanice
25,2
7,1
Stonávka Těrlicko
27,4
2,5
Olešná
4,4
0,5
Olešná
Povodňová situace v březnu 2006
Povodňová vlna 25.3. - 6.4.2006
Srovnání průtoků - skutečného a bez vlivu nádrží
Odra - Bohumín, Opava - Děhylov, Ostravice - Ostrava
900
III.SPA na Odře v profilu Bohumín
průtok BOHUMÍN_bez nádrží
800
průtok BOHUMÍN_skutečný
700
průtok DĚHYLOV_bez nádrží
průtok DĚHYLOV_skutečný
3
Průtok [m /s]
600
průtok SLEZSKÁ OSTRAVA_bez nádrží
průtok SLEZSKÁ OSTRAVA_skutečný
500
400
300
200
100
0
25.3. 6:00
26.3. 6:00
27.3. 6:00
28.3. 6:00
29.3. 6:00
30.3. 6:00
31.3. 6:00
1.4. 6:00
2.4. 6:00
3.4. 6:00
4.4. 6:00
5.4. 6:00
6.4. 6:00
Otázky k řešení a postřehy
„
zimní x letní režim
„
měření sněhové pokrývky a její vodní hodnoty
„ kalibrace
„ ledové
jevy na nádržích a vodních tocích
„ obtížná
„ délka
modelu a dostupnost dat pro ní
prognóza malých povodí
výpočtu a jeho započetí
„ predikce
délky povodně, a tak zatížení hrází
Význam údolních nádrží
údolní nádrže jsou významným nástrojem k ovlivňování
extrémních hydrologických stavů
„
efekt nádrží se zvyšuje, pokud pracují v soustavě a jejich
řízení je optimalizováno
„
při povodni v březnu 2006, která byla největší zimní
povodní na české Odře za více než stoletou dobu pozorování,
došlo k výrazné transformaci průtoků a velkých vod a tím k
ochraně majetku v Ostravě – Koblově a k eliminaci nebezpečí
pro Bohumín
„
efekt byl znásoben předpuštěním nádrží soustavy, což bylo
umožněno průběžným bilancováním zásob vody ve sněhu
„
„
každý systém je efektivní jen do určité míry
Priority funkcí vodních děl
Vodohospodářské soustavy povodí Odry
Zásobení pitnou vodou
1
Zabezpečení minimálních průtoků v tocích
pod vodními díly
2-3
„
Zásobení provozní a užitkovou vodou
2-3
„
Povodňová ochrana
4
„
Ovlivňování jakosti vody ve vodních tocích 5
„
„
„
„
Zajištění rekreačních podmínek u vody
(vodních toků, nádrží)
6
Výroba elektrické energie
7
Lokality pro akumulaci vod - územní
hájení
Lokalita
Vodní tok
Plocha
povodí
v km2
Celkový
objem
v mil.m3
Spálov
Odra
318,0
285,0
Heřmánky
Odra
359,8
24,2
Hukvaldy
Ondřejnice
31,1
11,4
Nové Heřminovy
Opava
281,2
100,5
Spálené
Opavice
20,7
21,7
Čeladná
Čeladenka
31,1
17,7
Krásná
Mohelnice
34,0
14,3
Horní Lomná
Lomná
30,0
16,1
Bukovec
Olše
60,8
67,8
Malá Kraš
Černý potok
57,8
1,5
Nýznerov
Stříbrný potok
8,8
1,3
Ondřejovice
Javorná
10,9
24,8
Poznámka
dílčí povodí Odry
dílčí povodí Opavy
dílčí povodí Ostravice
dílčí povodí Olše
dílčí povodí
okrajových přítoků
Odry
Povodí horní Opavy
v současné době aktuálním tématem je návrh údolní
nádrže Nové Heřminovy jako opatření k ochraně sídel
podél řeky Opavy před povodněmi
ƒ
povodňovými průtoky jsou zde ohrožována sídla Zátor,
Brantice, Krnov, Brumovice, Holasovice, Držkovice,
Vávrovice a Opava
ƒ
celkem je přímému ohrožení zdraví a životů vystaveno
~ 6 000 obyvatel, potenciální škody na majetku by činily
až 4 miliardy Kč
ƒ
výstavbou ÚN Nové Heřminovy by došlo k účinné
transformaci povodňových průtoků a ochraně obyvatel a
majetku
ƒ
Povodí horní Opavy – ÚN Nové Heřminovy
povodňové vlny PV100 nádrží Nové Heřminovy
200
190
180
170
160
150
140
130
120
110
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Hmax = 397,21 m n.m.
Hladina v nádrži
Přítok do nádrže
- max. 206 m3/s
Odtok z nádrže - 60 m3/s
0
12
24
36
398.5
398.0
397.5
397.0
396.5
396.0
395.5
395.0
394.5
394.0
393.5
393.0
392.5
392.0
391.5
391.0
390.5
390.0
389.5
389.0
388.5
388.0
192
(Q100= 206 m3/s , WPV100 = 36,9 mil.m3)
48
60
72
84
96
Čas [hod]
108
120
132
144
156
168
180
Hladina v nádrži [m n.m.]
3
Průtok [m /s]
Transformace
tabulka
210
Závěry
povodí Odry má ze své rozlohy 6 252 km2 zhruba 700 km2
výskytu fluvizemí, to znamená, že 11 % jeho území je
ohroženo povodněmi.
„
přitom lesnatost povodí Odry činí celých 38,5 % jeho
plochy, dalších 17 % plochy povodí tvoří travní porosty a
smíšené zemědělské oblasti.
„
střední hustota osídlení je 212 obyvatel na 1 km2 oproti
celostátnímu průměru 129 obyvatel na 1 km2.
„
kromě realizace stavebních opatření na ochranu proti
povodním patří preventivní opatření – prognózování a
ovlivňování extremních hydrologických stavů k nejúčinnějším a vzhledem k míře ohroženosti povodí Odry
je nutno o popisovaný systém neustále pečovat a rozvíjet jej.
„
Děkujeme za pozornost
Ing. Břetislav Tureček
Ing. Lukáš Pavlas
odbor Vodohospodářských koncepcí a informací
Povodí Odry, státní podnik