docsborník - Hydrologie - Český hydrometeorologický ústav
download 
Stížnost Transkript
sborník - Hydrologie - Český hydrometeorologický ústav
Česká vědeckotechnická vodohospodářská společnost Hlavní město Praha Český hydrometeorologický ústav Povodí Vltavy, státní podnik Mezinárodní komise pro ochranu Labe KONFERENCE K 10. VÝROČÍ POVODNĚ 2002 pod záštitou: Tomáše Chalupy, ministra životního prostředí Petra Bendla, ministra zemědělství Bohuslava Svobody, primátora hl. města Prahy Sborník referátů a posterových abstraktů 14. – 15. srpna 2012 Praha POŘADATELSKÉ ORGANIZACE FINANČNÍ PODPORU POSKYTLI MEDIÁLNÍ PARTNER ISBN 978-80-02-02395-1 2 Předmluva Kulatá výročí velkých historických povodní bývají příležitostí ke konání odborných konferencí věnovaných problematice povodňové ochrany. Před 22 lety, v září 1990 uspořádal Český výbor vodohospodářské společnosti ČSVTS konferenci Povodňová ochrana Prahy, a to ke 100. výročí 100leté povodně, která postihla Prahu v roce 1890. Tato, až do roku 2002 největší zaznamenaná letní povodeň, kulminovala v Praze 4. září 1890, způsobila značné škody a mezi jiným pobořila i dva oblouky Karlova mostu. Podle dochovaných záznamů se její meteorologické příčiny, povětrnostní situace, množství a rozložení srážek dosti podobají situaci v srpnu 2002. Jedním z důvodů konference bylo připomenout závažnost ochrany před povodněmi, která v dlouhém období povodňového útlumu druhé poloviny 20. století postupně mizela z podvědomí veřejnosti i odpovědných orgánů. Vodohospodáři chtěli připomenout, že nebezpečí povodní je přesto stále aktuální, že Praha i další města nejsou stále dostatečně ochráněna před velkými povodněmi, a odstartovat aktivity vedoucí k opatřením na zlepšení tohoto stavu. Ze stejného důvodu byla o 5 let později, v březnu 1995 uspořádána další konference v Ústí nad Labem, tentokráte ke 150. výročí vůbec největší vyhodnocené povodně na Labi, která kulminovala v Děčíně 30. dubna 1845, a nebyla překonána ani povodní 2002. V současné době již není nutno závažnost povodňové ochrany nikomu připomínat. Katastrofální povodeň na Moravě a ve Slezsku v červenci 1997 se šedesáti oběťmi a obrovskými škodami vyburcovala dostatečně celý národ i všechny zainteresované složky. Po 5 letech to další katastrofální povodeň v Čechách, jejíž výročí si právě připomínáme, zopakovala. Kromě škod a utrpení postižených lidí však každá velká povodeň přináší i něco pozitivního. Přináší cenné zkušenosti, praktické poznatky a náměty na stálé zlepšování systémů povodňové prevence i povodňové služby během povodní. Velké povodně jsou svým způsobem iniciátorem pokrokových opatření v dané oblasti a vzhledem k jejich prioritě obvykle i impulsem k uvolnění finančních prostředků na jejich realizaci. Připomeňme, že po povodni v roce 1997 byla odstartována opatření legislativního, výzkumného i technického charakteru, která se pozitivně projevila již při povodni 2002 (např. zavedení krizového řízení, rozvoj předpovědní služby, I. etapa protipovodňových opatření v Praze). Po povodni v srpnu 2002 následovala řada dalších opatření a rozvojové programy, které stále pokračují. Cílem této konference tedy je nejen připomenout katastrofální povodeň v srpnu 2002, ale ukázat ji v širším kontextu současných aktivit ke zvýšení prevence před negativními vlivy povodní. Konference i tento sborník je rozdělena do 4 tématických okruhů: A. Povodeň 2002 v souvislostech B. Povodňová prevence C. Operativní opatření za povodní D. Strukturální protipovodňová opatření Ke všem uvedeným tématům se sešla řada referátů, které jsou otištěny ve sborníku. Vybrané referáty budou ústně presentovány a očekáváme nejen k nim, ale i k dalším aktuálním problémům povodňové ochrany plodnou diskuzi. Prof. Ing. Vojtěch Broža, DrSc. předseda České vědeckotechnické vodohospodářské společnosti Ing. Jan Kubát odborný garant akce 3 PŘÍPRAVNÝ VÝBOR Prof. Ing. Vojtěch Broža, DrSc. Ing. Rostislav Guth Ing. Ladislav Kašpárek, CSc. Ing. Tomáš Kendík Ing. Jan Kubát Ing. Daniel Kurka Ing. Jiří Petr plk. Ing. Luděk Prudil RNDr. Pavel Punčochář, CSc. Ing. Hana Randová Ing. Radovan Tyl, Ph.D. Dr. Slavomír Vosika ČVTVHS Magistrát hl. m. Prahy VÚV T. G. M., v. v. i. Povodí Vltavy, s. p. ČHMÚ ČHMÚ Povodí Labe, s. p. MV - GŘ HZS ČR Ministerstvo zemědělství Ministerstvo životního prostředí ČHMÚ MKOL ODBORNÝ GARANT AKCE Ing. Jan Kubát REDAKCE SBORNÍKU Ing. Radovan Tyl, Ph.D. 4 Obsah TÉMATICKÝ BLOK A - POVODEŇ 2002 …………………………………………… POVODEŇ V SRPNU 2002 – ZDROJ POUČENÍ PRO BUDOUCÍ GENERACE - J. Kubát …………………………………………………………………………………. PROVOZ VLTAVSKÉ KASKÁDY ZA POVODNĚ 2002 - T. Kendík, K. Březina …………………………………………………………………… POVODEŇ 2002 V PRAZE – OPATŘENÍ PŘED, BĚHEM A PO POVODNI - R. Guth ………………………………………………………………………………….. POVODEŇ V SRPNU 2002 V DRÁŽĎANECH A PODROBNÝ PLÁN PREVENCE PŘED POVODNĚMI - Ch. Korndörfer ………………………………..….. DAS AUGUSTHOCHWASSER 2002 IN DRESDEN UND DER UMFASSENDE PLAN ZUR HOCHWASSERVORSORGE - Ch. Korndörfer …………………………………………………………………………..l OČEKÁVANÝ VLIV ZMĚNY KLIMATU NA POVODŇOVÉ PRŮTOKY - J. Daňhelka ………………………………………………………………………………. SRPNOVÁ POVODEŇ ROKU 2002 V JIŽNÍCH ČECHÁCH - P. Polcar …………………………………………………………………………........... VLIV ZMĚN V KRAJINĚ NA PRŮBĚH A NÁSLEDKY POVODNĚ 2002 - J. Langhammer ………………………………………………………………………….. VLIV PŮDNÍ VODY NA FORMOVÁNÍ POVODNĚ V SRPNU 2002 - M. Tesař, M. Šír ………………………………………………………………………… POVODEŇ 2002 V SOUVISLOSTECH POSLEDNÍCH 1000 LET – L. Elleder ……………………………………………………………………………….. PRAŽSKÉ METRO PŘI POVODNI V ROCE 2002 - L. Satrapa, P. Fošumpaur …..….. 7 9 19 26 31 35 40 46 53 61 67 73 TÉMATICKÝ BLOK B – POVODŇOVÁ PREVENCE ……………………………… 81 IMPLEMENTACE POVODŇOVÉ SMĚRNICE ES - J. Reidinger ……………………. HODNOCENÍ POVODŇOVÝCH RIZIK - K. Drbal ………………………………….. MAPY POVODŇOVÉHO NEBEZPEČÍ A RIZIK – POSTUPNÉ KROKY VEDOUCÍ K JEJICH ZPRACOVÁNÍ - K. Hánová, F. Urban …………………………. ZOHLEDNĚNÍ POVODŇOVÉHO RIZIKA V ÚZEMNÍM PLÁNOVÁNÍ - M. Tunka …………………………………………………………………………………. AKČNÍ PLÁN POVODŇOVÉ OCHRANY V POVODÍ LABE – VÝZNAMNÁ SOUČÁST PREVENCE PŘED POVODNĚMI - M. Socher ………………………….. DER AKTIONSPLAN HOCHWASSERSCHUTZ ELBE DER IKSE – EIN WESENTLICHER BESTANDTEIL DER HOCHWASSERVORSORGE - M. Socher ………………………………………………………………………………. METODY HODNOCENÍ POTENCIÁLNÍCH POVODŇOVÝCH ŠKOD A RIZIK – VÝVOJ A UPLATNĚNÍ - M. Horský ……………………………………… VÝVOJ INFORMACÍ O ZÁPLAVOVÝCH ÚZENMÍCH A PRŮBĚHU POVODŇOVÝCH PRŮTOKŮ NA STŘEDNÍM A DOLNÍM LABI - J. Petr …………………………………………………………………………………… POVODNĚ 2002 A MĚSTSKÁ KNIHOVNA V PRAZE. RESTAUROVÁNÍ PRAŽSKÉ BIBLE - M. Losíková …………………………………… 5 83 87 100 106 109 114 119 126 133 TÉMATICKÝ BLOK C - OPERATIVNÍ OPATŘENÍ ………………………………. 137 ROZVOJ PŘEDPOVĚDNÍ POVODŇOVÉ SLUŽBY V ČESKÉ REPUBLICE PO POVODNI 2002 - J. Daňhelka, R. Čekal ……………………………………………. VLIV ÚDOLNÍCH NÁDRŽÍ A CHARAKTERISTIK POVODÍ NA POVODŇOVÉ PRŮTOKY - M. Peláková, L. Kašpárek, J. Krejčí ………………… VLIV ÚDOLNÍCH NÁDRŽÍ V POVODÍ VLTAVY, OHŘE A SÁLY NA PRŮBĚH POVODNÍ NA LABI V NĚMECKU - N. Busch, M. Hatz ……………… EINFLUSS VON TALSPERREN IM EINZUGSGEBIET DER MOLDAU, DER EGER UND DER SAALE AUF DEN VERLAUF DER HOCHWASSER AN DER ELBE IN DEUTSCHLAND - N. Busch, M. Hatz …………………………...... APLIKACE POVODŇOVÉHO MODELU PRAHY PRO PODPORU KRIZOVÉHO ŘÍZENÍ - P. Sklenář ………………………………….. VYUŽITÍ METEOROLOGICKÝCH RADARŮ PRO ODHAD A VELMI KRÁTKODOBOU PŘEDPOVĚĎ SRÁŽEK - M. Šálek, P. Novák, H. Kyznarová …....... MOŽNOSTI PREDIKCE PŘÍVALOVÝCH POVODNÍ - L. Březková, P. Novák, P. Janál, H. Kyznarová, P. Frolík, M. Šálek ………………………………………..……. VYHODNOCENÍ ÚSPĚŠNOSTI HYDROLOGICKÝCH PŘEDPOVĚDÍ POVODNÍ ČHMÚ V LETECH 2002 AŽ 2011 - T. Vlasák, J. Daňhelka ……………….. 139 146 156 160 165 172 179 186 TÉMATICKÝ BLOK D - STRUKTURÁLNÍ OPATŘENÍ ………………………….. 193 PROGRAMY PROTIPOVODŇOVÝCH OPATŘENÍ MINISTERSTVA ZEMĚDĚLSTVÍ - P. Punčochář, N. Kozlová ………………………. PODPORA OPATŘENÍ V OCHRANĚ PŘED POVODNĚMI - H. Randová, J. Reidinger ……………………………………………………………….. VÝZNAMNÉ JIHOČESKÉ RYBNÍKY A POVODNĚ - H. Zahradníková ……………. PROTIPOVODŇOVÁ OPATŘENÍ NA OCHRANU HL. M. PRAHY ANEB JAK JSME NAVÁZALI NA PRÁCI NAŠICH PŘEDKŮ - O. Pytl …………… PROTIPOVODŇOVÁ OPATŔENÍ V POVODÍ VLTAVY - P. Kubala, K. Březina, J. Nietscheová ………………………………………………….. 195 200 206 213 225 POSTERY ……………………………………………………………………………….. 237 MĚŘENÍ A HODNOCENÍ ZÁSOB VODY VE SNĚHOVÉ POKRÝVCE - Š. Bercha, J. Jirák ………………………………………………………………………. ZPRACOVÁNÍ MAP POVODŇOVÉHO NEBEZPEČÍ A RIZIKA DLE SMĚRNICE 2007/60/ES – LOKALITA BŘECLAV - J. Kozubík ……………….... VÝSLEDKY REALIZACE „AKČNÍHO PLÁNU POVODŇOVÉ OCHRANY V POVODÍ LABE“ - P. Kuřík …………………………………………………………... POVODNĚ 2002 V ČESKU Z POHLEDU METEOROLOGIE A KLIMATOLOGIE - V. Květoň, A. Valeriánová, M. Žák ………………………….…... HISTORIE A SOUČASNOST REGIONÁLNÍ HYDROLOGICKÉ PŘEDPOVĚDNÍ SLUŽBY V OSTRAVĚ - Š. Maděřičová …………………………..… VYUŽITÍ VYPOČTENÉ VODNÍ HODNOTY SNĚHU PŘI MIMOŘÁDNÝCH ODTOKOVÝCH SITUACÍCH - P. Řičicová, M. Kimlová ……………………………... INDIKÁTOR PŘÍVALOVÝCH POVODNÍ - P. Šercl …………………………………. 6 238 239 240 241 242 243 244 TÉMATICKÝ BLOK A - POVODEŇ 2002 7 8 POVODEŇ V SRPNU 2002 – ZDROJ POUČENÍ PRO BUDOUCÍ GENERACE J a n KUB Á T Abstrakt Velké povodně přinášejí škody a utrpení postiženým, jsou však také zdrojem poučení pro budoucnost. Ve druhé polovině 20. století nám povodně moc nových informací nepřinesly, a naše generace jakoby přestávala povodňové nebezpečí vnímat. Až do roku 1997, kdy katastrofální povodeň zasáhla Moravu a Slezsko a o 5 let později další velká povodeň Čechy. Obě povodně byly komplexně vyhodnoceny z hlediska jejich příčin, průběhu a důsledků v rámci samostatných projektů, podpořených dotací ze státního rozpočtu. Referát čerpá ze zpráv těchto projektů, rekapituluje hlavní údaje o povodni v srpnu 2002 na území ČR a zobecňuje některé závěry a doporučení, ke kterým se při jejím vyhodnocení dospělo. Příčiny, průběh a důsledky povodně v srpnu 2002 V srpnu 2002 zasáhla naše území katastrofální povodeň, která byla svojí velikostí a rozsahem extrémní a způsobila obrovské škody. Tato povodeň se řadí do kategorie velkých letních povodní, způsobených rozsáhlými regionálními dešti. Srovnatelné povodně letního typu se v záznamech české hydrologické služby, tj. zhruba od poloviny 19. století, vyskytly v povodí Labe v letech 1872, 1890, 1897, v povodí Moravy a Odry v letech 1903, 1939 a 1997. Povodně v červenci 1997 na Moravě a v srpnu 2002 v Čechách však byly v zasažených regionech jednoznačně největší a hlavně přišly po dlouhém období relativního povodňového klidu. Například na Vltavě v Praze nebyl za 60 let od roku 1941 do roku 2001 dosažen ani 20letý průtok (Obr. 1). Není proto divu, že přes veškerou snahu nebyla společnost na tak extrémní povodně dostatečně připravena, a povodně způsobily takové škody. 5500 2002 5000 1784 1845 4500 1862 4000 průtok m3/s 3500 1890 Q100 - 4020 m3/s 1872 1940 3000 1500 m3/s - 3. stupeň PA 2500 2000 1981 1500 1000 500 2008 2002 1996 1990 1984 1978 1972 1966 1960 1954 1948 1942 1936 1930 1924 1918 1912 1906 1900 1894 1888 1882 1876 1870 1864 1858 1852 1846 1840 1834 1828 1822 1816 1810 1804 1798 1792 1786 1780 0 Obr. 1 Porovnání velikosti kulminačních průtoků povodní na Vltavě v Praze Příčiny, průběh a důsledky povodně v srpnu 2002 byly podrobně vyhodnoceny v rámci komplexního projektu, který byl zpracován na podkladě usnesení vlády ČR ze 7. 10. 2002 č. 977. Projekt koordinoval Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. M. a podílel se na něm ČHMÚ a řada dalších institucí. Výsledky včetně doporučení k úpravě systému prevence před 9 povodněmi jsou uvedeny ve výsledné zprávě projektu [1] a etapových zprávách dílčích částí. V dalším textu proto uvádím o povodni v srpnu 2002 pouze některé základní informace. Během první poloviny srpna 2002 postupovaly se zhruba třídenním odstupem přes střední Evropu dvě tlakové níže, které přinesly vydatné srážky. Tyto srážky byly mimořádné, a to jak velikostí zasažené plochy, tak svojí intenzitou a trváním. Srážky byly zesíleny jednak orografickými návětrnými efekty, jednak delším setrváním srážkové oblačnosti nad postiženým územím. Meteorologické vyhodnocení povodně poukázalo zejména na výjimečnost opakování příčinné synoptické situace v tak poměrně krátkém časovém sledu. První vlna srážek 6.–7. srpna zasáhla nejvíce povodí horní Vltavy. Způsobila silné rozvodnění toků odvodňujících oblast Novohradských hor (Malše, Černá), na kterých kulminační průtoky přesahovaly doby opakování 500 let. Odtok z pramenné oblasti Vltavy na Šumavě byl zachycen převážně v retenčním prostoru nádrže Lipno I. Kulminace povodně na Vltavě v Českých Budějovicích pod Malší rovněž přesahovala dobu opakování 500 let, avšak ostatní přítoky Vltavy měly již kulminace nižší. Navíc povodňová vlna byla významně transformována nádržemi Vltavské kaskády na téměř neškodnou úroveň, takže v Praze byl zaznamenán již jen 5letý průtok. První srážková epizoda zasáhla částečně i povodí Dyje, kde byla vzniklá povodňová vlna zachycena nádrží Vranov. Druhá vlna srážek 11.–13. srpna zasáhla podstatně větší území než vlna první, a to téměř celé povodí Vltavy až k Praze a povodí pravostranných přítoků Berounky. Na povodí dolního toku Vltavy a také na povodí Sázavy se již tak silné srážky nevyskytly. Silné lokální srážky postihly rovněž hřebenové partie Krušných a Jizerských hor, kde byly naměřeny téměř rekordní úhrny. Vydatné srážky vypadly znovu na povodí horní Dyje. Vydatné srážky první vlny významně zvýšily nasycenost povodí v zasažených oblastech, a to až na 200-400 % normálu. V důsledku toho vodní toky reagovaly na druhou vlnu srážek prudkým vzestupem průtoků a vznikem mimořádně velkých povodní. Doby opakování kulminačních průtoků značně přesáhly 100 let, na několika místech (např. Malše a Vltava v Českých Budějovicích, dolní úsek Blanice, Lomnice, Skalice) byla doba opakování odhadnuta na 1000 let a více. Objem druhé povodňové vlny byl tak velký, že nádrže Vltavské kaskády byly rychle zcela naplněny a kulminace vlny již nemohla být výrazněji snížena. Významnější vliv při druhé vlně povodní měly v povodí Vltavy pouze nádrže Lipno I a Orlík, rybník Rožmberk a částečně Švihov na Želivce, v povodí Berounky nádrž Hracholusky. Vodní díla byla vystavena značnému zatížení a v mnoha případech došlo k jejich vážnému poškození. Nad Prahou došlo ke střetu kulminace povodňových vln z Vltavy a Berounky, a tím ke vzniku katastrofální situace v hlavním městě. Kulminační průtok na Vltavě v Praze byl vyhodnocen na 5 160 m3.s-1 a byla mu přisouzena doba opakování 500 let (podle v té době platných N-letých průtoků). Byla to v Praze vůbec největší zaznamenaná povodeň, jak podle hydrologických záznamů, tak podle dochovaných značek historických povodní. Při dalším postupu povodňové vlny po Vltavě pod Prahou a poté po Labi docházelo k širokým rozlivům do inundací, jejichž účinkem se významně snižoval kulminační průtok, odhadem až 1 000 m3.s-1. Přispělo k tomu i to, že průtoky na horním Labi nad Mělníkem a dalších přítocích (Ohře, Bílina, Ploučnice) již nebyly tak významné. Doba opakování kulminačního průtoku povodně na dolním Labi (po státní hranici se SRN) dosáhla proto hodnoty 100–200 let. Vážná povodňová situace nastala rovněž v povodí Dyje, zejména v důsledku extrémních srážek na území Rakouska. Kulminační průtok povodně na Dyji přesahoval dobu opakování 100 let. Nádrž Vranov tentokrát již průběh povodně nemohla významně ovlivnit. 10 K transformaci povodňové vlny došlo až díky rozlivům na dolním toku Dyje a zachycením velké části jejího objemu v soustavě Novomlýnských nádrží. úseky vodních toků postižených povodní ostatní vodní toky silně postižené (kritické) oblasti 17 Liberec !. Jize ra 18 5 6 Plzeň unk a Bero Metuje Hradec Králové !. !. Praha Orlice Pardubice Labe !. 15 Sáz ava !. 13 Jihlav a 11 Beč va ra Od Brno Litava !. Zlín ov ka 1 Dy je 12 Ma l še České Budějovice Je v iš a av or M a atk !. !. !. Olomouc r Sv e Lužnic 16 Jihlava ava Sv it 10 14 !. Ostrava Ot av a Olše 8 ka Úh lav a R 4 l iv Že 9 va pa O ad bu za !. va Ús la 7 3 lina Ci d M že 2 19 20 Pozn.: "oblast postižená povodní" - sjednocená katastrální území obcí se vzájemnými vazbami správními, hydrologickými a socio-ekonomickými, vymezené s ohledem na obdobný charakter průběhu povodně Úpa O hře Karlovy Vary postižené oblasti !. !. a li n Bí Ústí nad Labem Obr. 2 Vymezení oblastí postižených povodněmi v srpnu 2002 Povodně řádně prověřily fungování povodňové služby včetně povodňových a krizových orgánů. V roce 2002 ještě byly posledním rokem funkční okresní úřady a tak v první vlně povodní byla nezbytná opatření z počátku řízena převážně okresními povodňovými komisemi. Po vyhlášení „stavu nebezpečí“ přednosty postižených okresů a následně hejtmany Jihočeského a Plzeňského kraje přešlo řízení prováděných opatření ve smyslu zákona č. 240/2000 Sb. na orgány krizového řízení a povodňové komise se včlenily do krizových štábů. Na počátku druhé vlny povodní byl 12. srpna večer svolán Ústřední krizový štáb, k jehož jednání byli přizváni členové Ústřední povodňové komise, a následně po vyhodnocení situace vyhlásil předseda vlády „nouzový stav“. Nouzový stav platil pro povodněmi postižená území Jihočeského, Plzeňského a Středočeského kraje, Prahu a také pro části Ústeckého a Karlovarského kraje. Na území Jihomoravského kraje, kraje Vysočina a v menší části Libereckého kraje byl „stav nebezpečí“. Ústřední koordinaci záchranných a likvidačních prací provádělo v souladu se zákonem č. 239/2000 Sb., o integrovaném záchranném systému, GŘ Hasičského záchranného sboru. Podrobná analýza fungování systému ochrany před povodněmi v srpnu 2002 a hodnocení důsledků povodní bylo provedeno v rámci dílčího úkolu projektu [2]. Byl konstatován podstatný pokrok oproti povodni v červenci 1997, zejména v důsledku legislativních změn a dalších opatření provedených v meziobdobí mezi oběma povodněmi. Zároveň zde byla uvedena řada doporučení, jak pro zlepšení systémů povodňové prevence, tak v oblasti řízení a provádění opatření při vlastní povodni. Důsledky povodňové situace v srpnu 2002 zasáhly katastrální území 986 obcí o ploše 17 tis. km2. Zcela zaplaveno bylo 98 obcí s 263 tis. obyvateli, významně bylo zasaženo dalších 347 obcí s 1 333 tis. obyvateli, včetně hlavního města Prahy. Celkově tak bylo povodní dotčeno 1,6 mil. obyvatel, tj. 15,6 % celkové populace ČR. 11 Povodňové škody byly vyčísleny na 73 142 mil. Kč, z toho nejvíce v Praze 26 914 mil. Kč. K největším škodám došlo na pozemních komunikacích a mostech, budovách a stavbách, pražském metru, rodinných domech, železniční infrastruktuře a na vodních tocích. Bylo zjištěno protržení 23 rybničních hrází a dalších 84 hrází či funkčních objektů bylo vážně poškozeno. Došlo k poškození a protržení několika ochranných hrází, například Novořecké hráze a následně hráze pískovny Majdaléna. Bylo poškozeno a zčásti dočasně vyřazeno z provozu 93 čistíren odpadních vod. Jak je patrné ze srovnání v Tab. 1 byly důsledky povodní v srpnu 2002 plošně i finančně rozsáhlejší než při povodních v červenci 1997. Je však nutno doplnit, že hodnocení nebylo provedeno stejnou metodikou. Přehled povodňových škod po povodni 1997 připravoval Terplan a.s.. Škody po povodni 2002 byly již hodnoceny podle Vyhlášky Ministerstva financí č. 186/2002 Sb. resp. její přílohy Přehled o předběžném odhadu nákladů na obnovu majetku sloužícího k zabezpečení základních funkcí v území postiženém živelní nebo jinou pohromou, kterou vyplňovaly jednotlivé správní jednotky a sumarizovalo Ministerstvo pro místní rozvoj. Tab. 1 Porovnání důsledků povodní v srpnu 2002 a v červenci 1997 Důsledky povodně Povodeň 2002 Povodeň 1997 Počet postižených obcí 986 558 Počet dotčených okresů 43 34 2 Rozloha postižených obcí 17 tis. km 11 tis. km2 Počet obyvatel v postižených obcích 3 200 tis. 2 855 tis. 2 Rozsah zaplaveného území 510 km 1250 km2 Odhad celkové výše povodňových škod 73,1 mld. Kč 62,6 mld. Kč z toho škody na nemovitostech 61,0 mld. Kč 39,2 mld. Kč Počet lidských obětí 17 přímých 2 nepřímých 50 přímých 10 nepřímých Určitě pozitivním zjištěním ve srovnání s povodní v roce 1997 byl významně nižší počet lidských obětí. Zde se nesporně projevila lepší úroveň krizového řízení, jakož i zvýšené povědomí obyvatelstva o povodňovém nebezpečí. Pozoruhodné je, že v Praze, kde došlo k největším povodňovým škodám, nebylo v důsledku povodně evidováno žádné úmrtí. Poučení z povodně 2002 Každá větší povodeň přináší cenné informace a poznatky, které jsou zdrojem poučení do budoucna. Jsou to především osobní zkušenosti tisíců lidí, které získali během povodně, ať už jako občané povodní postižení nebo během povodně aktivně pomáhající čí přímo zapojení v systému povodňové služby. Bohužel tyto cenné zkušenosti se v dlouhém mezipovodňovém období z mysli lidí postupně vytrácejí a při generační výměně mizí. Velmi důležité je proto vyhodnocení každé proběhlé povodně, které se pro běžné povodně provádí formou zprávy o povodni, a to podle vodního zákona pro každou povodeň, při které byla vyhlášena povodňová aktivita, došlo k povodňovým škodám nebo byly prováděny záchranné a zabezpečovací práce. Souhrnnou hodnotící zprávu zpracovávají obce s rozšířenou působností, kraje a správci povodí. V případě velkých katastrofálních povodní jsou příčiny, průběh a důsledky povodně hodnoceny v samostatném projektu, podpořeném obvykle dotací ze státního rozpočtu (Tab. 2). Povodňové zprávy i výstupy komplexních 12 projektů obsahují informace, závěry, návrhy a doporučení, které i když třeba nejsou okamžitě zužitkovány, jsou cenným informačním materiálem pro budoucnost. Tab. 2 Projekty na vyhodnocení povodní Povodeň Usnesení vlády Termín zpracování červenec 1997 č. 745 26.11.1997 Koordinátor z ČHMÚ Ing. Hladný 11/1997 – 6/1998 srpen 2002 č. 977 7.10.2002 z VÚV TGM Ing. Bouček 9/2002 – 12/2003 březen/duben 2006 č. 425 z 12.4.2006 5/2006 – 11/2006 červen/červenec č. 966 z 20.7.2009 2009 7/2009 – 12/2009 VÚV TGM Ing. Kašpárek ČHMÚ Ing. Kubát Ostatní řešitelé Náklady mil. Kč VÚV TGM 38,16 neinvestiční Vodní díla TBD 2,24 investice a.s. VÚMOP 65 neinvestiční ČHMÚ AOPK, ČGS 15 investice Vodní díla TBD a.s. Aqualogic s.r.o. 17,9 neinvestiční ČHMÚ Vodní díla TBD 3,08 investice a.s. PřF UK VÚV v.v.i. 11,3 neinvestiční Vodní díla TBD a.s. ČGS, FS VUT Brno květen/červen 2010 nebylo 8/2010 – 2/2011 VÚV TGM ČHMÚ, ČGS 3,7 neinvestiční pob. Brno Povodí Odry s.p. zdroj OPŽP Vodní díla TBD Ing. Šunka a.s. srpen 2010 nebylo ČHMÚ 9/2010 – 3/2011 Ing. Kubát VÚV TGM v.v.i. 3,2 neinvestiční Vodní díla TBD a.s. ČGS Projekt Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 patřil k těm nejrozsáhlejším a podílela se na něm řada organizací. Závěry a doporučení z jednotlivých částí jsou uvedeny v etapových zprávách a souhrnně ve výsledné zprávě projektu [1]. 3. etapa projektu obsahovala samostatný dílčí úkol [2] zahrnující analýzu funkce systému ochrany před účinky povodní v srpnu 2002, hodnocení důsledků této povodně a návrh na úpravy v systému prevence před negativními účinky povodní. Tato etapa čerpala ze zpráv postižených krajů, zpráv správců povodí [3] [4], zprávy GŘ Hasičského záchranného sboru a dalších podkladů. Souhrn těchto „poučení“ je rozsáhlý a proto uvádím zkratkovitě pouze některé vybrané oblasti. Je třeba počítat s extrémními situacemi Ještě koncem 20. století jsme byli víceméně zvyklí považovat povodeň se 100letou dobou opakování za jakýsi horní limit extrémnosti povodňových jevů. Na průtok nebo hladinu Q100 se uvažovala ochrana intravilánu velkých měst a průmyslových podniků, kapacita koryt vodních toků a objektů na nich, včetně mostů. Dokonce ochrana pražského 13 metra byla realizována na hladinu 100leté povodně, takže když tato úroveň byla v srpnu 2002 překročena (většinou o více než 1 metr), vnikla voda z povrchu do 6 nejníže položených stanic a následně zaplavila dalších 11 stanic na všech tří trasách. Pozoruhodné je, že při tom nedošlo nikde k prolomení nosných konstrukcí tunelů a stanic [5]. Na povodeň Q100 byla doposud počítána a stanovena záplavová území pro většinu vodních toků, se 100letou povodní uvažují povodňové plány, do 100letého průtoku se uvádí standardní hydrologické údaje (pro hlásné profily, manipulační řády a pod.). Je pravda, že už v té klidné době se při některých lokálních přívalových povodních vyskytly kulminační průtoky, které byly vyhodnoceny jako více než 100leté, avšak to byly spíše lokální záležitosti. A tak to byla až katastrofální povodeň v červenci 1997, kdy byly na mnoha místech na Moravě a ve Slezsku překročeny v té době platné 100leté průtoky, v některých případech i 500leté průtoky (Opava, horní Morava) [6]. Při další katastrofální povodni v srpnu 2002 v Čechách byly opět v rozsáhlé oblasti překročeny v té době platné 100leté průtoky, na některých tocích dokonce i 1 000leté průtoky (Vltava, Malše, Lužnice, Blanice, Lomnice, Skalice, Úslava). Je tedy jedním z důležitých poučení z povodně 2002, že je nutné zcela reálně očekávat povodně s větší extremitou než tou, která je vyjádřena dlouhodobě průměrnou dobou opakování 100 let (nebo pravděpodobností výskytu 1% v běžném roce). Je třeba zjistit, jaká rizika tyto povodně mohou přinést a připravit se na ně. Běžně se tak provádí u vodních děl vzdouvajících vodu, která se prověřují na bezpečné převedení 1 000leté nebo i 10 000leté kontrolní povodně (podle kategorie vodního díla). Také při mapování a hodnocení povodňového rizika, které se v současné době provádí v souladu s Povodňovou směrnicí ES, je jako extrémní povodeň uvažována povodeň s dobou opakování 500 let. Je ovšem nezbytné s rizikem více než 100leté povodně uvažovat ve všech fázích povodňové prevence, především při přípravě povodňových plánů. Je třeba mít spolehlivé informace z terénu Pro účinné řízení všech prováděných opatření za povodní je třeba mít pokud možno rychlé, přesné a spolehlivé informace o příčinných povodňových jevech, zejména o srážkách, vodních stavech a průtocích a jejich dalším očekávaném vývoji. Objekty měřících stanic by proto měly být odolné proti poškození a vyřazení z provozu i při extrémních povodních, vybavené nezávislým zdrojem energie a spolehlivým přenosem dat. Při povodni v srpnu 2002 tomu tak ne vždy bylo. Na povodní postižených tocích bylo 10 vodoměrných stanic ČHMÚ vážně poškozeno nebo zcela zničeno (např. Vraňany na Vltavě, Mělník, Děčín a Hřensko na Labi). U přibližně jedné třetiny automatických stanic došlo k přerušení spojení, i když řada z nich vodní stavy zaznamenala. Po dobu nedostupnosti stanic bylo v rámci možností zajišťováno náhradní hlášení podle vodočtů od dobrovolných pozorovatelů nebo pracovníků podniků Povodí. Až na výjimky však nikde nefungovalo náhradní odečítání a hlášení stavů v hlásných profilech místně příslušnými obcemi (podle zásad uvedených v Metodickém pokynu MŽP k zabezpečení hlásné a předpovědní povodňové služby). Nezbytná je tedy robustnost měřících sítí po stavební i technologické stránce a jejich připravenost na extrémní situace, včetně dostatečného rozsahu vodočetných latí a měrných křivek průtoků. Např. obě klíčové stanice pro Prahu (Beroun a Praha-Chuchle) fungovaly celou dobu povodně naprosto spolehlivě a vodní stavy z nich byly aktuálně k dispozici. Ovšem nepřesnost v horní části měrné křivky nad Q100 již byla tak obrovská, že znehodnotila veškeré výpočty průtoků a tak od stavu přibližně 550 cm na vodočtu Praha-Chuchle byly již dále zveřejňovány a pro tvorbu hydrologické předpovědi užívány pouze hodnoty vodních 14 stavů. Na druhé straně se za povodně podařilo změřit v mnoha profilech vysoké průtoky, které umožnily prodloužení a zpřesnění měrných křivek. Je třeba stále zlepšovat předpovědní povodňovou službu Předpovědní povodňová služba ČHMÚ prošla v průběhu srpna 2002 významnou zatěžkávací zkouškou. Extrémně zatíženo bylo Centrální předpovědní pracoviště v Praze a také RPP v Českých Budějovicích a v Plzni, která musela být kvůli záplavám přemístěna do náhradních objektů. V době povodně již byla realizována řada opatření k modernizaci a zlepšení předpovědní povodňové služby, která byla přijata po povodni v roce 1997. Byla automatizována základní část měřící sítě. Pro hlavní povodí byly zavedeny hydrologické modely, které za povodně již byly ve zkušebním provozu a jejich výstupy byly využívány při vydávání předpovědí. Pro distribuci výstrah, předpovědí a dalších informací předpovědní služby byla využívána operační a informační střediska HZS, část informací byla již presentována na webových stránkách ústavu. Celkové hodnocení předpovědní povodňové služby bylo proto relativně příznivé, i když se vzhledem k extrémnosti situace objevila řada nedostatků. Ve vrcholové fázi povodně byla vyřazena část měřící sítě z provozu a chyběly údaje pro updatování předpovědí. Hydrologické modely pracovaly v pásmu extrémních odtoků, pro které již nebyly kalibrovány a verifikovány podle historických povodní. Chyběly údaje o očekávaných odtocích z Vltavské kaskády, která se stala naprosto neovladatelnou. Vydané předpovědi nepodchytily nástup první povodňové vlny v důsledku podceněné předpovědi srážek. Při druhé vlně již byla přesnost předpovědí, s ohledem na extremitu povodňových jevů, podstatně lepší. Přestože průtokové předpovědi pro Prahu přestaly být 13. 8. odpoledne počítány, byla nadále vydávána předpověď vodních stavů pro limnigraf v Chuchli včetně odhadu očekávané kulminace. Limnigraf v Chuchli je hlásný profil pro Prahu, na který mají být navázány povodňové plány a opatření v Praze prováděná. Úspěšné byly také předpovědi pro Labe v Ústí nad Labem. Povodeň 2002 přinesla řadu odborných poznatků ke zlepšení předpovědní služby a zkvalitnění předpovědí, včetně možnosti překalibrace hydrologických modelů na extrémní odtokové situace. Dalším poučením bylo uvědomění si nutnosti zpětné vazby mezi předpovědním pracovištěm a uživateli předpovědí. V kritické fázi povodně pro Prahu (od neděle 11. 8. do neděle 18. 8.) vydalo Centrální předpovědní pracoviště ČHMÚ celkem 33 informačních zpráv. Později se ve zprávě hodnotící hlásnou a předpovědní službu objevilo, že ČHMÚ a jednotlivé podniky Povodí poskytovaly různé informace [2]. Bez odpovídající zpětné vazby z úrovně povodňových orgánů na předpovědní pracoviště (což v Praze nebylo), toto nejde za povodně podchytit. Na základě zkušeností ze srpnové povodně 2002 byl novelizován Metodický pokyn MŽP k zabezpečení hlásné a předpovědní služby. Stále se zvyšuje podíl informací hlásné a předpovědní povodňové služby pro širokou veřejnost na Internetu, jak na stránkách ČHMÚ tak stránkách podniků Povodí. Povodeň 2002 i další povodně nás však poučily, že internetová presentace musí být schopna odolávat mnohonásobnému náporu zájemců, kteří jsou v krizové době schopni aplikaci zcela zahltit. Je třeba zajistit bezpečnost a provozuschopnost vodních děl Přelití a protržení hrází vodních děl IV. kategorie (rybníků) je zpravidla doprovodným jevem každé větší povodně. V srpnu 2002 došlo podle provedených šetření k přelití více než 100 rybníků s plochou větší než 5 ha a asi 300 rybníků menších. Hlavní příčinou přelití hrází a jejich případného protržení je nedostatečná kapacita bezpečnostních zařízení. Problémy 15 způsobují hrazené přelivy, které nejsou včas vyhrazeny, a česlice, které se za povodní ucpávají splávím. Hráze mnoha rybníků jsou ve špatném technickém stavu, častým jevem jsou místní poklesy hráze a nevhodná nebo neudržovaná vegetace na koruně a vzdušním svahu hráze. Drobní vlastníci či uživatelé nemají často dostatečné kapacity a prostředky na opravy a údržbu. Důležitým poučením pro vlastníky je zajistit řádnou údržbu vodních děl, jejich obsluhu a připravenost na povodňové situace. Musí zejména pravidelně prověřovat kapacity a funkčnost bezpečnostních a výpustních zařízení. Vodoprávní úřady (povodňové orgány obcí) musí provádět důslednou kontrolu vlastníků malých vodních nádrží, předepsané dokumentace včetně manipulačních řádů a povodňových plánů, a pravidelnou kontrolu technického stavu v rámci povodňových prohlídek. Významná vodní díla za povodně v srpnu 2002 vcelku obstála, přestože byla vystavena extrémnímu povodňovému zatížení. Relativně nejvíce byly zatíženy všechny stupně Vltavské kaskády, např. na Orlíku a Hněvkovicích dosáhl průtok téměř dvojnásobku Q100. Na všech nádržích kaskády (kromě Hněvkovic) byla překročena stanovená maximální hladina, nejvíce na Orlíku o 1,57 m, kde byly dokonce přelity gravitační bloky a zaplaveny vnitřní prostory hráze. Kontrolní šetření provedená za povodně i po povodni v rámci mimořádných technickobezpečnostních prohlídek však prokázala, že všechna hodnocená díla byla během povodně v bezpečném stavu. Nicméně na 8 hodnocených vodních dílech došlo k významným škodám a jejich vlastníci si jistě vzali z povodňové situace poučení směřující k zabránění nebo omezení škod v případě opakování podobné situace. Potvrdilo se rovněž, že za takovýchto extrémních situací se retenční účinek i těch velkých nádrží již vytrácí. Hodnocení jejich vlivu ukázalo významný účinek nádrží, které nebyly povodní tak zatíženy (Hracholusky, Švihov, Souš, Přísečnice, Fláje). Z nádrží zatížených přítokem větším než Q100 relativně nejvíce snížily kulminaci povodňové vlny Lipno I (o 32%), Orlík (o 20%) a Vranov (o 14%). V případě Orlíka ovšem bylo téměř 42 mil. m3 povodňové vlny zachyceno v prostoru nad maximálně přípustnou hladinou [3]. Je třeba příprava a koordinace aktivit povodňových a krizových orgánů V srpnu 2002 byly poprvé ve vážné povodňové akci orgány krizového řízení ustavené podle zákona č. 240/2000 Sb. a integrovaný záchranný systém podle zákona č. 239/2000 Sb. Hodnocení činnosti povodňových a krizových orgánů se shodují v tom, že nově postavený systém krizového řízení fungoval během povodně na všech úrovních a celková úroveň a efektivnost operativně prováděných opatření byla ve srovnání s povodní v roce 1997 významně vyšší. Podrobné vyhodnocení činnosti povodňových a krizových orgánů v průběhu povodně 2002 ovšem ukázalo řadu místních problémů vzniklých při vzájemné komunikaci mezi obcemi a nadřízenými orgány, při koordinaci prováděných opatření (např. nasazování jednotek Armády ČR), při nucené evakuaci řídících pracovišť, při rozdělování a účtování humanitární pomoci a podobně. Ze všech těchto oblastí vyplývají náměty na zlepšení. Obecně formulovaným poučením pro povodňové a krizové orgány i další zapojené složky na všech úrovních je však to, že musí být na povodňovou situaci připraveny, a to i na situaci extrémní, málo pravděpodobnou. V materiální oblasti to zahrnuje odpovídající vybavení složek IZS a zejména požárních jednotek na provádění zásahů, inventarizaci mechanizačních a dopravních prostředků a zásob materiálu dostupných na vyžádání, zajištění spolehlivých komunikačních systémů včetně systémů pro varování obyvatelstva, přípravu vhodných prostor pro evakuaci a další. Sídla řídících orgánů by měla být umístěna mimo ohrožené území, případně připravena záložní pracoviště s potřebným vybavením. 16 Důležitá je organizační a personální příprava, založená na jasně vymezených kompetencích jednotlivých složek, jejich vzájemná informovanost a koordinace prováděných opatření. V tomto směru je důležitá role operačních a informačních středisek HZS ČR. Po povodni byly novelou vodního zákona zrušeny povodňové komise ucelených povodí, které nezapadaly do územního systému státní správy a samosprávy, a byly nahrazeny povodňovými komisemi krajů. V doporučeních z vyhodnocení povodně 2002 se objevily i návrhy na další legislativní úpravy, které již nebyly realizovány (např. převedení povodňových záchranných prací zcela pod působnost krizového řízení, propojení stupňů povodňové aktivity a krizových stavů, posílení pravomoci a odpovědnosti správců povodí při provádění mimořádných manipulací a povodňových zabezpečovacích prací). Zcela zásadní je příprava kvalitních povodňových plánů, které nesmí být pouze formálním dokumentem, ale musí zahrnovat konkrétní opatření prováděná v závislosti na stoupání hladiny vody v hlásných profilech nebo jiných indikátorech stupně povodňové aktivity, případně na jejich předpovědích. Po povodni byla doporučeno provedení celkové revize povodňových plánů na všech úrovních. Mnohdy klíčovým bodem je přechod řídících pravomocí z povodňových orgánů na orgány krizového řízení při vyhlášení stavu nebezpečí, zejména pokud je vyhlášen pouze pro část povodní postiženého území. Povodňové komise se v tom případě stávají součástí krizových štábů a odpovědnost zůstává na vedoucím představiteli příslušného územního celku (starosta, hejtman). Krizové štáby by ovšem měly dále postupovat podle povodňových plánů, se kterými musí být harmonizovány havarijní a poplachové plány IZS. Nezbytným předpokladem správné funkce řídících orgánů obou kategorií je systematicky prováděné školení a trénink jejich pracovníků, zejména v případě častějších personálních změn. Je třeba zlepšit povodňovou prevenci v záplavových územích Přirozená záplavová území vodních toků jsou často ve značné míře zastavována nebo využívána neadekvátním způsobem. Zřejmě extrémní případ ukázalo šetření provedené v rámci projektu vyhodnocení povodně 2002, že původní niva Berounky mezi Berounem a ústím do Vltavy byla ze 32% přeměněna obytnou, průmyslovou a rekreační zástavbou a s tím souvisejícími terénními úpravami [1]. To vede při velké povodni jednak k ohrožení zástavby včetně jejích obyvatel a k povodňovým škodám, jednak k nežádoucímu ovlivnění odtokových poměrů s negativními vlivy níže po toku. Současná koncepce povodňové prevence prosazuje, aby mimo intravilány obcí byl pokud možno vodě ponechán prostor k rozlivu v přirozených inundacích. Nicméně značná část historické zástavby je soustředěna podél vodních toků a v řadě případů je zjišťováno, že v záplavovém území je umísťována i nová výstavba. Při vyhodnocení téměř každé větší povodně v posledních letech bylo konstatováno nedodržování zásad správného využívání záplavového území a formulována doporučení žádající zlepšení těchto poměrů. Záplavová území byla doposud podle platné metodiky stanovována pro nejvyšší zaznamenané přirozené povodně a pro teoretické povodně s dobou opakování do 100 let. Vyhodnocení rozlivů extrémních povodní v letech 1997 a 2002 poskytlo údaje o rozsahu záplav při povodňových průtocích s delší dobou opakování. Tyto podklady lze využít pro verifikaci mapování povodňového nebezpečí a rizika extrémní 500leté povodně v rámci implementace Povodňové směrnice ES. Rovněž tak poučení z povodně v srpnu 2002 nabádá k důslednějšímu prosazování zásad povodňové prevence v záplavových územích. Nezbytné je výrazné posílení úlohy územního plánování a rozhodování stavebních úřadů ve spolupráci s vodoprávními úřady a správci povodí při povolování staveb v území ohrožených povodněmi a při usměrňování využívání 17 záplavového území. Dotazníková akce, provedená v roce 2003 v rámci projektu vyhodnocení povodně 2002 v obcích postižených povodní 1997, ukázala, že tomu tak ani 6 let po události vždy nebylo. Např. téměř 40 % oslovených obcí odpovědělo, že v územních plánech nejsou dosud stanoveny regulativy ani zásady pro bytovou výstavbu v ohrožených územích [2]. Preventivní protipovodňová opatření jsou ve smyslu vodního zákona opatřeními ve veřejném zájmu, na které stát může poskytnout finanční prostředky. Obvykle slouží více ohroženým subjektům. Doporučení z vyhodnocení povodně 2002 směřuje k posílení odpovědnosti krajů a obcí za přípravu a realizaci preventivních ochranných opatření, při zachování přímé odpovědnosti ohrožených subjektů za vlastní ochranu a jejich podílu na spolufinancování. Poučili jsme se z povodně 2002? Výše uvedený výčet není rozhodně souhrnem všech poučení z této mimořádné povodně. Je také spíše zaměřen na vodohospodářské aspekty povodní, problematiku předpovědní a hlásné povodňové služby a dalších operativních aktivit, i když se autor snažil čerpat i z jiných oblastí pojednávaných v povodňových zprávách. V citované zprávě [2] dílčího úkolu projektu Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 je uvedena celá řada dalších návrhů na úpravy systému prevence před negativními účinky povodní legislativního i nelegislativního charakteru. Je nesporné, že za 10 let, které od této katastrofální povodně uplynuly, se hodně změnilo a ve zmiňovaných oblastech došlo k většímu či menšímu pokroku. Určitě k tomu byly impulsem i další povodně, které nás postihly v letech 2006, 2009 nebo 2010. Některé konkrétní informace v tomto směru zřejmě odezní v dalších referátech. Komplexní kontrola plnění navrhovaných a doporučených opatření z vyhodnocení povodně 2002 i dalších povodní by zřejmě vyžadovala vytvoření pracovního týmu expertů z různých oblastí, nicméně by jistě byla užitečná pro úspěšné zvládání dalších budoucích povodní. Literatura [1] Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úprav systému prevence před povodněmi. Výsledná zpráva projektu. VUV TGM. Praha 2003. [2] Návrh úprav systému prevence před povodněmi a vyhodnocení důsledků povodně na majetek, životy a zdraví obyvatel v postiženém území. Dílčí úkol projektu Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002. VUV TGM. Praha 2003. [3] Souhrnná zpráva o povodni v srpnu 2002. Povodí Vltavy, státní podnik. Praha 2003. [4] Souhrnná zpráva o povodni v srpnu 2002 za ucelené povodí Labe. Povodí Labe, státní podnik. Hradec Králové 2003. [5] ROMANCOV, G., 2003. Pražské metro a stoletá (nebo tisíciletá) voda. In: Sborník příspěvků mezinárodní konference Povodně 2002. Praha: ČKAIT, s. 29–36. [6] Vyhodnocení povodňové situace v červenci 1997. Souhrnná zpráva projektu. ČHMÚ. Praha 1998. Kontakty na autora Ing. Jan Kubát, Český hydrometeorologický ústav, Praha 4, Na Šabatce 17, PSČ 143 06, e-mail: [email protected] 18 PROVOZ VLTAVSKÉ KASKÁDY ZA POVODNĚ 2002 T om áš K EN D Í K 1 , Kar e l BŘ EZ INA 2 Abstrakt Článek popisuje provoz Vltavské kaskády při povodni v srpnu 2002. Jsou popsány manipulace na stěžejních vodních dílech Lipno a Orlík. Jsou zmíněny důsledky povodně, povodňové škody a provedená opatření na vodních dílech po povodni 2002. Úvod Vltavská kaskáda. Soubor přehrad a nádrží na toku Vltavy, který byl během povodně v srpnu 2002 zmiňován snad nejčastěji ze všech vodních děl v České republice. Jaká byla jejich skutečná role při povodni 2002? Mohly povodni zabránit, nebo alespoň výrazněji zmírnit její účinky? Udělalo se vše, co se udělat mělo? Na tyto a na další otázky se pokusíme v tomto článku odpovědět. Vodní díla Vltavské kaskády byla postupně budována od 30. a 40. let 20. století, kdy byly dokončeny první dva stupně Vrané a Štěchovice. Během druhé poloviny minulého století byla dokončena největší díla – Orlík, Lipno a Slapy. Posledním prvkem byla přehrada Hněvkovice u Týna nad Vltavou, která byla dokončena po roce 1990 v souvislosti s výstavbou jaderné elektrárny Temelín. Celkem je její součástí 8 přehrad – Lipno I, Lipno II, Hněvkovice, Orlík, Kamýk, Slapy, Štěchovice, Vrané a jeden ponořený jezový stupeň Kořensko. Celá soustava vodních děl je vybudována jako víceúčelová, z hlavních funkcí, které jsou zabezpečovány, lze vyjmenovat: zajištění minimálního odtoku, protipovodňová ochrana, výroba elektrické energie, odběry vody, nadlepšení průtoků apod. V případě nebezpečí povodně je provoz Vltavské kaskády podřízen funkci povodňové ochrany a manipulace na nádržích jsou řízeny tak, aby byly maximální měrou sníženy povodňové průtoky na tocích pod nádržemi. Retenční prostor, tj. prostor určený výhradně k ochraně před povodněmi, mají vyčleněn nádrže Lipno I. a Orlík. Řízení Vltavské kaskády zajišťuje vodohospodářský dispečink státního podniku Povodí Vltavy ve spolupráci s dispečinkem vodních elektráren ČEZ, a.s. Obr. 1 VD Lipno I na Vltavě, ř. km 329,543 19 Povodeň v srpnu 2002 Meteorologickou příčinou povodně v srpnu 2002 byly dvě po sobě následující vlny srážek 6. až 7.8.2002 a 11. až 13.8.2002, které zasáhly téměř celé povodí Vltavy. Povodeň, která vznikla, překročila objemově i velikostí průtoků na mnoha lokalitách všechny doposud zaznamenané povodňové průtoky a některé značky velkých vod byly při kulminacích skryty pod hladinou vody [1]. Velkou vodou byla při této povodni zasažena všechna díla (stupně) Vltavské kaskády, neboť povodeň postihla celý tok Vltavy od pramene na Šumavě až po soutok s Labem u Mělníka. Naprosto zásadním způsobem ovlivnila povodeň největší vodní díla Vltavské kaskády, a to Lipno a Orlík. Lipno Vodní nádrž Lipno I spolu s vyrovnávací nádržích Lipno II se nachází na Šumavě na horním toku Vltavy. Hráz vodního díla Lipno leží v ř.km 329.543 a je tvořena přímou sypanou zemní hrází, u levého břehu kombinovanou s betonovou tížnou částí. Nádrž má celkový objem 309,5 mil. m3, z toho je k ochraně před povodně vyčleněn ochranný prostor o velikosti 33,1 mil. m3. V roce 2002 byl ještě ochranný prostor v nádrži členěn na zimní a letní, kdy letní byl menší a měl velikost 12,1 mil. m3. 726.00 725.50 725,60 m m.n. max. hl. retenčního prostoru 500 Qmax = 470 m3.s-1 450 Hmax = 725,67 m m.n. 400 725,35 m n.m. max. zásobního prostoru 350 3 Qmax = 320 m .s 725.00 -1 300 250 200 150 724.50 100 50 724.00 7.8 9.8 11.8 13.8 hladina v nádrži 15.8 přítok 17.8 odtok Graf. 1 VD Lipno I – průběh povodně 2002 20 0 19.8 Q (m3.s-1) H (m m.n.) Před příchodem povodně byla hladina vody v nádrži v zásobním prostoru a celkový volný objem činil 45 mil. m3. První povodňová vlna byla transformována na hodnotu neškodného odtoku 60 m3.s-1, také po poklesu přítoku první povodňové vlny byl tento odtok udržován a nádrž se mírně prázdnila. Po potvrzení dalších nepříznivých předpovědí byl odtok z nádrže zvýšen před nástupem druhé povodňové vlny až na hodnotu 90 m3.s-1. S dalším zvyšujícím se přítokem byl postupně zvyšován odtok z vodního díla tak, aby byla povodeň bezpečně převedena. Maximální přítok do nádrže byl 470 m3.s-1 a odtok v době kulminace dosáhl hodnoty 320 m3.s-1. Nádrž tak svým retenčním účinkem snížila přítok o 150 m3.s-1. Orlík Vodní dílo Orlík je největším a zároveň stěžejním článkem Vltavské kaskády. Je největší nádrží v České republice se zadržovaným objemem vody 716,5 mil. m3. Hráz přehrady se nachází na Vltavě v ř.km 144,650 poblíž obce Solenice na Příbramsku a je tížná betonová. Těleso hráze je tvořeno 33 bloky, jeho výška nad základy je 90 metrů. Retenční (ochranný) prostor nádrže má velikost 62,1 mil. m3, v případě potřeby je volný objem navyšován prázdněním zásobního prostoru nádrže. Na počátku povodně byl v nádrži Orlík volný prostor o velikosti 126 mil.m3, tedy více než dvojnásobek minimálního ochranného objemu. Manipulace během první povodňové vlny probíhaly tak, aby na dolním toku Vltavy nebyla překročena hodnota průtoku 1500 m3.s-1. Maximální přítok první vlny 1700 m3.s-1 byl snížen na hodnotu odtoku 1100 m3.s-1. Během transformace byl využit ochranný prostor, který byl po opadnutí přítoku opět vyprázdněn. Prázdnění nádrže probíhalo až do opětovného vzestupu přítoků na počátku druhé vlny povodně. Po vydání nepříznivé předpovědi byl odtok z nádrže zvyšován, aby se vytvořil co největší volný objem pro zachycení další povodně. Celkový volný objem před nástupem druhé vlny byl 104 mil. m3. Obr. 2 VD Orlík v době kulminace povodně 2002 Druhá povodňová vlna se vyznačovala velmi rychlým nástupem, kdy během 38 hodin vzrostl přítok z hodnoty 620 m3.s-1 až na velikost 3900 m3.s-1. Odtok z nádrže byl postupně zvyšován v závislosti na prováděných opatřeních na dolním toku Vltavy především v Praze. Jednalo se o stavbu protipovodňových stěn, evakuace obyvatelstva a další opatření činěná při ochraně území. Volný objem v nádrži byl využit především k oddálení nástupu povodně, tedy k vytvoření časové rezervy k provedení opatření na ochranu před povodněmi. Kulminační průtok se podařilo snížit o 800 m3.s-1 a následkem extremity povodně byla překročena maximální hladina v nádrži o 1,57 m. 21 Graf. 2 VD Orlík – průběh povodně 2002 Shrnutí Ostatní vodní díla Vltavské kaskády nemají takovou velikost, aby byla schopna významně ovlivnit povodeň, která dosahovala takových hodnot jako tato srpnová z roku 2002. Všechny manipulace při povodni 2002 proběhly podle platných a schválených manipulačních řádů. Již na počátku povodně převzal řízení celé Vltavské kaskády centrální vodohospodářský dispečink státního podniku Povodí Vltavy, který také po celou dobu povodně řídil manipulace tak, aby bylo maximální možnou měrou využito volného prostoru v nádržích k pozitivnímu ovlivnění povodně. Na všech nádržích kaskády byl využit všechen prostor ke snížení povodňových průtoků, byly překročeny maximální hodnoty hladiny na nádržích. Považujeme za nutné konstatovat, že přes extrémní velikost povodně nebyla ohrožena bezpečnost jednotlivých vodních děl. Přehrady povodeň bezpečně převedly a všechny vodohospodářské technologie pracovaly spolehlivě. Došlo samozřejmě k některým povodňovým škodám, z nichž některé uvedeme v následujícím textu. Po povodni Ihned po povodni byly na zahájeny práce na vyhodnocení povodně, na dokumentaci rozsahu této mimořádně přírodní události, byly zjištěny a zdokumentovány povodňové škody a začalo se s jejich odstraňováním. Vyhodnocení povodně Po povodni Vláda České republiky svým usnesením ze dne 7. října 2002 č. 977 zadala zpracovat projekt Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úpravy systému prevence před povodněmi. Práce na projektu byly rozděleny do čtyř etap, jejichž výsledkem byly tyto souhrnné podklady: Zpráva o meteorologických příčinách katastrofální povodně v srpnu 2002 a vyhodnocení extremity příčinných srážek (předložena v prosinci 2002), 22 Zpráva o hydrologickém vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úprav systému prevence před povodněmi (předložena v březnu 2003), Výsledná zpráva o projektu Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úpravy systému prevence před povodněmi (projednána Vládou ČR dne 21.1.2004), publikace výsledků projektu v tisku, odborných časopisech, mezinárodní prezentace a výroba dokumentárního filmu. Projekt přinesl mnoho závěrů, z nichž v následujícím textu uvádíme pouze ty nejzásadnější. Z porovnání s obdobnými přírodními katastrofami bylo zjištěno, že povodeň byla na území České republiky typickým, i když extrémním případem velké letní povodně způsobené rozsáhlými regionálními srážkami. Srážky přišly ve dvou vlnách, které zasáhly přibližně stejné území, což mělo za následek vysokou nasycenost půdy po první epizodě a výrazné zvětšení odtoku při epizodě druhé. Vydatné deště se vyskytly na vějířovitých povodích, což způsobilo postupné soustředění odtoku z celé zasažené plochy k soutokům a znásobení kulminačních průtoků. Pravděpodobnost opakování extrémní povodně tohoto typu na našem území v nejbližších letech nelze korektně kvantifikovat [2]. V rámci projektu byly rovněž provedeny simulace mnoha variant možných manipulací na Vltavské kaskádě s cílem ověřit vliv této soustavy vodních děl na průběh povodně. Kulminační průtok v Praze se při různých variantách od skutečného lišil pouze v řádu procent, tedy případné jiné varianty manipulací nemohly velikost kulminačního průtoku v Praze výrazně ovlivnit. Rovněž diskutované urychlení postupu povodňové vlny díky nádržím bylo vykompenzováno transformací (a tedy zdržením) ve vodním díle Orlík, vliv nádrží na souběh povodňových vln z Vltavy a Berounky tedy nebyl potvrzen [2]. Povodňové škody na vodních dílech S ohledem na velikost povodně byly na řadě vodních děl zjištěny škody, které bylo nutno opravit. Žádná ze zjištěných poškození neměla přímý vliv na bezpečnost jednotlivých vodních děl Vltavské kaskády. Byla poškozena řada vodních elektráren na Vltavské kaskádě, které jsou ve vlastnictví ČEZ, a.s. Po celou dobu povodně byly v provozu pouze elektrárny na VD Lipno I a VD Slapy. Jak již bylo zmíněno v předchozím textu, nejvíce zasažena byla přehrada Orlík, která čelila jako první článek dolní části Vltavské kaskády náporu vody z celých jižních Čech a byla povodní v srpnu 2002 nejvíce poškozena. Pro vodní dílo Orlík znamenalo převedení povodňového průtoku značná poškození břehů pod hrází, poškození vývaru, vyřazení objektů plavby z provozu a zničení příjezdových komunikací. Na přelivech byly dlouhodobým působením kavitačních jevů poškozeny povrchy betonů rozražečů. V hrázi došlo k poškození vnitřního vybavení, měřících systémů a elektroinstalací. Povodňové škody byly opraveny v následujících letech a bylo je nutno pečlivě koordinovat s provozem Vltavské kaskády po povodní v roce 2002. Například oprava vývaru proběhla v roce 2004 až po zprovoznění 2 turbín na elektrárně Orlík. Tato oprava probíhala pod ochranou jímky a z hlediska vodohospodářského provozu Vltavské kaskády bylo nutno ji velmi pečlivě naplánovat. 23 Obr. 3 VD Orlík – oprava příjezdové komunikace k VE Opatření na vodních dílech Každá mimořádná událost je poučením pro budoucnost a nejinak tomu bylo také po skončení povodně v srpnu 2002. V prosinci 2004 byla dokončena studie možnosti zvýšení retence VD Lipno I a březnu 2005 studie zvýšení retence VD Orlík. Tyto studie měly odpovědět na otázku, zda je možno zvýšit retenční prostor v těchto dvou nejvýznamnějších nádržích při splnění stávajících účelů těchto vodních děl. Po zhodnocení výsledných variant a z nich vyplývajících opatření bylo rozhodnuto, že dále se bude realizovat zvýšení retence vodního díla Lipno I, která spočívá v navýšení maximální hladiny v nádrži o 0,4 m a tím zvětšení retenčního prostoru o 19,7 mil. m3 na celkový retenční objem 52,8 mil. m3. Toto zvýšení hladiny v nádrži znamená celou řadu strukturálních opatření, která je nutno realizovat jako např. opevnění odpadního koryta pod hrází VD Lipno I., provedení opatření na železniční trati v okolí Žlábku, vytýčení a vyhotovení geometrických plánů pro nově navrženou zátopovou čáru a následné majetkové vypořádání nové maximální hladiny. Vzhledem k tomu, že nově navržená maximální hladina zasáhne také do Rakouska v prostoru Rakovské zátoky, bylo nutno také uzavřít věcné břemeno s vlastníkem pozemků v Rakousku. Na VD Orlík byly v období po povodni provedena taková opatření, aby hráz převedla srovnatelnou povodeň a nedošlo k opakování situace ze srpna 2002. Jedná se o instalaci mobilních hradících prvků a utěsnění otvorů v hrázi, které zabrání vniknutí vody do vnitřních prostor hráze. Byly také samozřejmě provedeny revize manipulačních řádů Vltavské kaskády s cílem zjistit, zda ve světle nových poznatků vyhovují. Po provedených revizích můžeme potvrdit, že manipulační řády vodních děl Vltavské kaskády jsou plně funkční a vyhovují pro řízení provozu z hlediska zabezpečení a splnění všech účelů, která mají tato vodní díla zajišťovat. 24 Závěr Co říci závěrem? Vltavská kaskáda v této zkoušce plně obstála. V celkovém souhrnu lze konstatovat, že vodní díla Vltavské kaskády byla po celou dobu trvání povodně bezpečná a stabilní. Stejné závěry platí i pro následné období dalšího provozu. Vzhledem k velikosti povodně nemohly přehrady povodni zabránit ani výrazněji zmírnit účinky velké vody. Veškeré manipulace provedené na kaskádě byly provedeny správně a zcela v souladu s manipulačními řády vodních děl. Energetické využívání Vltavské kaskády nemělo negativní vliv na protipovodňovou funkci, také s ohledem na systém řízení manipulací a rozdělení kompetencí. Vyhodnocení povodně v srpnu 2002 a také následující v dubnu 2006 potvrdilo, že významným způsobem lze ovlivnit povodně do úrovně maximálně 20-leté vody. Možnosti ovlivnění jsou závislé na předstihu a spolehlivosti hydrologické předpovědi. Větší možnosti předvypouštění zásobního prostoru jsou v zimním období, kdy jsou známy údaje o zásobách vody ve sněhu. Vltavská kaskáda je soubor víceúčelových vodních děl a při provozu je nutno splnit všechny tyto účely. Jak důležitá je zásobní funkce nádrží ukázal již rok 2003, kdy bylo suché období a nádrž Orlík se v období květen až prosinec 2003 prázdnila (přítok byl menší než odtok) a zajišťovala nadlepšování průtoku na dolním toku Vltavy. Hladina na konci tohoto období byla o 16 metrů níže než maximální dosažená hladina při povodni v srpnu 2002. Příroda nám tak během dvou po sobě jdoucích let ukázala oba dva extrémy, povodeň i sucho, a nádrže v těchto zkouškách obstály. Literatura [1] POVODÍ VLTAVY, státní podnik, 2003. Souhrnná zpráva o povodni v srpnu 2002 [2] MINISTERSTVO ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ ČR, Výsledná zpráva o projektu vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrhu úpravy systému prevence před povodněmi, 2004 [3] Ing. JIŘÍ PECHAR, 2005. VD Orlík – oprava povodňové škody [4] Vodní díla – TBD a.s., VD Lipno – Studie zvýšení retence, 2004 [5] Vodní díla – TBD a.s., VD Orlík – Studie zvýšení retence, 2005 Kontakty na autory 1. Ing. Tomáš Kendík, Povodí Vltavy, státní podnik, Holečkova 8, 150 24 Praha 5, e-mail: [email protected] 2. Ing. Karel Březina, Povodí Vltavy, státní podnik, Holečkova 8, 150 24 Praha 5, e-mail: [email protected] 25 POVODEŇ 2002 V PRAZE – OPATŘENÍ PŘED, BĚHEM A PO POVODNI Ros tis la v GU TH Abstrakt V srpnu 2002 postihla Prahu z hlediska srovnání historických povodní nejrozsáhlejší povodeň s kulminací těsně pod hranicí pětisetleté vody. Hlavní město Praha mělo v té době zpracován povodňový plán na stoletou vodu a k dispozici byla dokončená výstavba 1. etapy protipovodňových opatření hlavního města v úseku Staré město, Josefov, včetně dostatečné zásoby protipovodňových pytlů. Z technických prostředků byl k dispozici varovný systém a městský kamerový systém. S nastupující povodní byly prováděny potřebné kroky v souladu s povodňovým plánem hlavního města Prahy. Lodě na Vltavě byly přesunuty do ochranných přístavů, u stále ukotvených plavidel, jako jsou botely, byly prováděny pravidelné kontroly úvazů. Průběžně byla zajišťována informovanost obyvatel. S rostoucími průtoky byla na mosty umístěna těžká technika k rozbíjení či vytahování objemných plovoucích předmětů, postupně se prováděla evakuace obyvatel z ohrožených území. Byla činěna nezbytná opatření v silniční dopravě a v městské hromadné dopravě. Další opatření byla prováděna na úseku energetiky. Po kulminaci povodně byla přijímána v oblastech, z nichž odtekla voda opatření pro obnovu území. Stěžejní bylo zajištění dostatečného množství statiků, likvidace potravin podléhajících zkáze, vytvoření meziskládek pro povodňový odpad, odčerpání lagun, zamražení písemného dědictví zasaženého povodní a průzkum podloží a vzniklých kaveren a obnovení infrastruktury města. Na úseku krizového řízení byl po povodni přepracován povodňový plán hl. m. Prahy na průtok 5 160 m3/s-1, protipovodňová ochrana byla přeprojektována na povodeň Q2002. Realizovala se protipovodňová ochrana metra a pro optimální řízení průběhu povodní byly pořízeny softwarové nástroje jako „Operační mapy rozlivů“, „Scénáře možného selhání protipovodňových opatření hl. m. Prahy“ a „Informační systém krizového řízení“. Povodně v historii Prahy Hlavní město Prahu zasáhlo v její historii mnoho povodní velkého rozsahu, které vždy velmi výrazně a dlouhodobě zasáhly do jejího života. Z historických povodní lze do roku 2002 považovat za největší z let 1273, 1342, 1432, 1481 a 1501. Největší povodeň v Praze byla zaznamenána 26. února 1784, kdy se hladina Vltavy zvedla o 4 metry. Největší změřenou povodní byla povodeň ze 4. září 1890. Bylo dosaženo průtoku 3 975 m3/s a tato povodeň pobořila Karlův most. Katastrofální povodeň v srpnu 2002 Důsledkem dvou vln rekordních srážek, první od 6. do 7. srpna a druhé od 11. do 13. srpna, které spadly v celém povodí Vltavy se Prahou, prohnala téměř pětisetletá voda s kulminací 14. srpna 2002 ve 13,00 h. Průtok ve Vltavě dosáhl hodnoty 5 160 m3/s-1 a výška hladiny se oproti normálu zvedla o 7 metrů. Opatření přijatá hlavním městem Prahou na úseku ochrany před povodněmi do roku 2002 Hlavní město Praha mělo zpracovaný povodňový plán na stoletou povodeň na základě hodnot dosažených při dosud největší změřené povodni z roku 1890. V roce 1997 město rozhodlo o vybudování protipovodňové ochrany Prahy na stoletou povodeň s navýšením 40 – 60 cm, která se bude realizovat v 7. etapách. V roce 2002 však byla k dispozici pouze 1. etapa 26 protipovodňových opatření hlavního města Prahy v úseku Staré Město a Josefov. Plně funkční a dostatečně hustě rozmístěný byl i varovný systém, jehož elektronickými sirénami byly obyvatelům předávány mluveným slovem pravidelně veškeré informace o probíhající povodni, včetně doporučení, jak se mají chovat. Obdobně byli občané v ohrožených územích informováni pomocí tlampačů složek IZS a cestou masmédií. Oblasti ohrožené povodní, či již zatopené byly sledovány pomocí „Městského kamerového systému“, což přispívalo k okamžitě přijímaným potřebným opatřením. Opatření přijatá hlavním městem Prahou na úseku krizového řízení za povodně v srpnu 2002 Po první vlně extrémních srážek 6. a 7. srpna započalo hlavní město přijímat opatření k ochraně obyvatelstva na úroveň dosažení 3. SPA. První opatření byla provedena přímo na vodním toku, kdy byly přesunuty lodě do ochranných přístavů. Trvale ukotvená plavidla, jako botely, byla zajištěna a nepřetržitě sledována. Jedno plavidlo sloužící jako restaurace na vodě ukotvené u Holara nebylo schopno samostatného přesunu do ochranného přístavu a bylo tudíž zajištěno lany upevněné na přistavené tanky. Zahájilo se pravidelné informování obyvatelstva v ohrožených územích. Po druhé vlně extrémních srážek ve dnech 11. až 13. srpna, kdy již bylo zřejmé, že povodeň výrazně překročí hodnoty stoleté vody, byla postavena 1. etapa protipovodňových opatření hlavního města Prahy na Starém Městě a Josefově, započalo se s evakuací obyvatel z ohrožených území a na mosty byla umístěna těžká technika k vytahování či rozbíjení objemných plovoucích předmětů, aby nedošlo k ucpání prostor mezi pilíři a tím poboření mostů. Evakuace Povodní byly ohroženy desetitisíce obyvatel Prahy, zejména Karlína, Libně a Holešovic. Zřízena byla evakuační střediska ve školských a vysokoškolských zařízeních pro 52 000 osob. Zajištěno bylo zásobování potravinami a pitnou vodou, v evakuačních střediscích byla zajištěna lékařská péče a pomoc psychologů. Hlavní město zřídilo call centrum s bezplatnými linkami, kde byli občané informováni o místě ubytování příbuzných a byly jim podávány další informace. Většina evakuovaných ale využila možnost ubytování u příbuzných a známých a evakuační střediska využilo pouze cca 6 200 osob. Z ohrožených území bylo vyevakuováno 48 470 osob, nejvíce z Městské části Praha 8, odkud muselo odejít 28 000 obyvatel. Vyevakuována byla i nemocnice Na Františku, která je jako jediná v Praze v záplavovém území. Evakuované oblasti byly nepřetržitě střeženy pořádkovými silami, posílenými příslušníky Armády České republiky. Jejich úkol byl zejména neprodyšně tyto oblasti uzavřít, aby nedocházelo ke zranění nezodpovědných občanů, kteří měli snahu se vracet do svých bydlišť, a aby se zamezilo rabování. Městská hromadná doprava V městské hromadné dopravě byla učiněna taková opatření, aby dopravní obslužnost pro obyvatele byla co nejlepší. Byly vytvořeny jízdní pruhy pro městskou hromadnou dopravu a zásahová vozidla IZS, byly vytýčeny náhradní trasy mimo záplavová území a byla posílena příměstská vlaková doprava. Centrum bylo pro silniční dopravu zcela uzavřeno a tím byly vytvořeny podmínky hladkého průjezdu především tramvají MHD. Obyvatelé byli vyzváni, aby na minimum omezili používání osobních vozidel. K prudkému zhoršení situace v městské hromadné dopravě došlo v důsledku zatopení metra. Zatopeno bylo celkem 17 stanic a metro 27 bylo v provozu pouze v okrajových úsecích jednotlivých tras. Postupně bylo obnovováno, byť např. jen kyvadlovým provozem. Jeho zprovoznění v plném rozsahu trvalo 7 měsíců od povodně. V této souvislosti byly posíleny tramvajové a autobusové linky, což vedlo ke zkrácení intervalů jednotlivých prostředků MHD. Energetika V zaplavených oblastech hl. m. Prahy došlo k rozsáhlým výpadkům dodávek energií. Krizový štáb hl. m. Prahy byl v neustálém spojení s Pražskou energetikou, Pražskou plynárenskou atd., aby bylo možno včas zajistit dostatečné množství náhradních zdrojů el. energie s požadovaným výkonem, zejména pro složky Integrovaného záchranného systému, pro krizový štáb hl. m. Prahy a k čerpadlům v čerpacích stanicích protipovodňových opatření na kanalizační a stokové síti. Opatření prováděná hlavním městem Prahou po povodni v srpnu 2002 Hlavním úkolem bezprostředně po povodni bylo v co nejkratší době dostat život metropole do normálu. Bylo nutné v co nejkratší době obnovit dodávky energií, vyklidit z obchodních domů stovky tun rychle se kazících potravin. Obdobně bylo nutné vyklidit chladničky v domácnostech evakuovaných oblastí, odvézt ze zatopených oblastí povodňový odpad, vypracovat na zasažené objekty statické posudky, aby se obyvatelé mohli vrátit do svých domovů a co nejlépe optimalizovat městskou hromadnou dopravu s ohledem na nefungující metro. Obnova území V důsledku hromadění vozů s odpadem před pražskou skládkou bylo rozhodnuto vytvořit 14 meziskládek na povodňový odpad a ihned se započalo s uklízením města. Statici posuzovali statiku domů a byla postupně obnovována dodávka energií. Obyvatelé se postupně vraceli do svých domovů. Z hlediska epidemiologie byly neprodleně odčerpány laguny, které se vytvořily v souvislosti s povodní, aby nedošlo k přemnožení komárů. Urychleně byly likvidovány rychle se kazící potraviny a krmiva zasažená povodní, nebo znehodnocená nefunkčností chladících zařízení v důsledku výpadků el. proudu. Veškeré komunikace v záplavových územích byly prozkoumány s cílem zjistit stav podloží a odhalit kaverny vzniklé zvýšenou úrovní spodní vody za povodně. Ochrana zasažených památek S průzkumem a základními záchrannými pracemi na zasažených památkách se započalo ihned po jejich prozkoumání a stanovení odborných postupů prací. Okamžitě po opadnutí vody bylo zahájeno zamrazování písemného dědictví zasaženého povodní. Restaurace takto zamražených listin trvala po celou dobu 10 let od povodně. Zabezpečení důstojného života pro obyvatele postižené povodní Obyvatelům hlavního města, kteří se nemohli vrátit do svých domovů, neboť domy byly poškozeny tak, že se staly neobyvatelnými, byly přiděleny náhradní byty. Obyvatelům, kteří přišli o veškerý majetek, byla neprodleně vyplácena hlavním městem finanční pomoc. 28 Celkové škody způsobené povodní v hl. m. Praze Celková výše škod vzniklých za povodně v srpnu 2002 v Praze dosáhla přes 27 mld., z této částky byly škody na majetku města 17 mld. Včetně 7 mld. na metru. Opatření provedená hl. m. Prahou po povodni v srpnu 2002 na úseku krizového řízení Katastrofální povodeň ze srpna 2002 na úrovni pětisetleté vody ukázala na nutnost přehodnocení ochrany hl. m. Prahy. Bylo nezbytně nutné přepracovat Povodňový plán hl. m. Prahy na srpnovou povodeň. Bylo rozhodnuto přeprojektovat zamýšlená protipovodňová opatření hlavního města z ochrany na stoletou vodu s 40- 60 centimetrovou výškovou rezervou na úroveň srpnové povodně s výškovou rezervou 30 cm. Stanice metra v záplavovém území povodně 2002 musely být rovněž ochráněny systémem protipovodňových opatření. K zefektivnění rozhodovacích procesů při řízení povodně tak velkého rozsahu byly vytvořeny potřebné softwarové produkty. Povodňový plán hlavního města Prahy Povodňový plán hlavního města Prahy byl přepracován na srpnovou povodeň ihned po povodni a byly v něm zohledněny všechny zkušenosti při povodni 2002 získané. K jeho dotváření dochází neustále s ohledem na dokončování jednotlivých etap protipovodňové ochrany hl. m. Prahy. Protipovodňová opatření hlavního města Prahy Celý systém, který má sloužit k ochraně Prahy proti škodám působeným povodněmi na historických budovách, majetku i zdraví a životech obyvatel se začal připravovat v roce 1997. Zabránit Vltavě a Berounce, aby se při povodni vylily mimo koryto do zástavby města, kde by mohla působit škody, mají v centrálních částech města a na kříženích s komunikacemi zejména mobilní protipovodňové bariéry, v ostatních úsecích i stálé protipovodňové zemní hráze nebo železobetonové stěny. Liniová opatření jsou doplněna o uzávěry na kanalizační síti v místech, kudy by mohla povodní vzdutá voda pronikat zpět do chráněného území. Na kanalizační síti je dále zajištěno přečerpávání vnitřních vod mimo chráněná území. Původním záměrem bylo území ochránit na Q 100 = 3700 m3s-1 s rezervou 40 - 60 cm. Na základě zkušenosti z povodně v srpnu 2002 byl návrh protipovodňových opatření oproti původnímu řešení upraven a nyní jsou navržena tak, aby ochránila město před účinky srovnatelných povodní na Vltavě o průtoku Q 2002 = 5160 m3s-1, s bezpečnostní rezervou 30 cm. Tímto opatřením byla protipovodňová ochrana zvýšena cca o 50 cm. Výstavba protipovodňových opatření byla rozdělena původně do sedmi etap, po povodni v roce 2002 přibyla etapa osmá: Etapa 0001 Staré Město a Josefov, etapa 0002 Malá Strana a Kampa, etapa 0003 Karlín a Libeň, etapa 0004 Holešovice, Stromovka, etapa 0005 Výtoň, Podolí a Smíchov, etapa 0006 Zbraslav a Radotín, etapa 0007 Troja a etapa 0008 Protipovodňová ochrana Modřan. V současné době zbývá dobudovat pouze protipovodňovou ochranu Malé a Velké Chuchle, jejíž dokončení se předpokládá v roce 2013. Celková délka protipovodňových opatření (zemní valy, pevné betonové stěny a mobilní hrazení) bude po dokončení všech etap činit cca 17,5 km, z toho mobilní opatření 6,357 km a náklady na její vybudování dosáhnou téměř 4 mld. Kč. 29 Softwarové produkty pro efektivní řízení povodní Po povodni v srpnu 2002 byl zpracován matematický model povodně, z něhož byly vyvinuty „Operační mapy rozlivů“ pro Prahu. Pomocí tohoto software lze modelovat rozlivy na úrovně povodní Q 2, Q 5, Q 10, Q 20, Q 50, Q 100 a Q 2002. Operační mapy rozlivů jsou základním nástrojem pro tvorbu povodňového plánu hl. m. Prahy S budováním protipovodňové ochrany hl. m. Prahy byl na základě Operačních map rozlivů vyvinut software „Nejpravděpodobnější scénáře při dílčím selhání protipovodňové ochrany“. Pro tvorbu nejpravděpodobnějších scénářů při dílčím selhání protipovodňové ochrany hl. m. Prahy byla vytipována místa, kde by k selhání protipovodňové ochrany mohlo dojít např. nárazem plovoucího předmětu velkých rozměrů. Opět zde lze namodelovat zaplavení konkrétního území na úrovně povodní Q 2, Q 5, Q 10, Q 20, Q 50, Q 100 a Q 2002 a zapravovat tyto situace do povodňového plánu hl. m. Prahy. Nejrozsáhlejším a nejkomplexnějším softwarovým produktem je „Informační systém krizového řízení“, který je určen k zajištění připravenosti Hlavního města Prahy, městských částí, organizací hlavního města Prahy, složek integrovaného záchranného systému a Městské policie hl. m. Prahy k řízení řešení událostí, které na území hlavního města nastávají, nebo mohou nastat. Jeho součástí je samozřejmě i řízení řešení povodňových situací. Informační systém krizového řízení hl. m. Prahy pro zajištění bezpečnosti v Praze je úzce napojen na další bezpečnostní systémy, které Praha provozuje. Jedná se např. o kamerový systém hl. m. Prahy, systém varování a vyrozumění. Využívá bezpečnostní komunikační okruhy a je napojen na stálou předpovědní službu atd. Informační systém krizového řízení je moderním informačním systémem. Praha se jeho zavedením dostala na špici regionů a měst v České republice v oblasti prevence, řešení událostí a řešení následků událostí. Klíčovými vlastnostmi Informačního systému krizového řízení je rozdělení celého systému do modulů, které poskytují informační podporu organizačních procesů v rámci celého cyklu krizového řízení, vysoké zajištění spolehlivosti (dostupnosti služeb), integrity a důvěrnosti dat, portálového řešení s využitím tenkého klienta, plné integrace s Integrovaným systémem krizového řízení České republiky, zobrazování informací o mimořádné události na mapě, vyhledávání informací o ohrožujících a ohrožených objektech k dané mimořádné události, podpora efektivní tvorby krizových plánů a jejich efektivní aktualizace, využívání dat z referenčních registrů hl. m. Prahy a dat složek záchranného bezpečnostního systému hl. m. Prahy a zaznamenání historie řešení mimořádných událostí. Hlavní město Praha s vynaložením značného úsilí a nemalých finančních prostředků je v současné době na řešení povodní rozsahu povodně ze srpna 2002 připraveno. Kontakty na autora Ing. Rostislav Guth, Magistrát hl. m. Prahy, nám. Franze Kafky 1, Praha 1, 110 00, e-mail: [email protected] 30 POVODEŇ V SRPNU 2002 V DRÁŽĎANECH A PODROBNÝ PLÁN PREVENCE PŘED POVODNĚMI Chris tian KORND ÖRFER Povodeň v srpnu 2002 v Drážďanech Povodeň v srpnu 2002 ukázala v tehdy neznámé míře, jak velmi zranitelné jsou velké části území zemského hlavního města Drážďany v případě souběhu povodní v různých vodních systémech. Při povodni zahynuly čtyři osoby. Úspěchy, které byly dosaženy při obnově města od roku 1990, doznaly během několika dní značných škod, nebo byly dokonce zničeny, existence řady soukromých i ekonomických subjektů byla ohrožena. Postiženy byly i historicky cenné kulturní památky. Pouze na území města Drážďany byly škody odhadnuty na více než jednu miliardu EUR. Další rozsah záplav ukazuje následující výčet: 25 km² území bylo zaplaveno vodou z Labe 9 km² území bylo zaplaveno toky 1. řádu (Weißeritz, Lockwitzbach) 6 km² území bylo zaplaveno toky 2. řádu (městské potoky) na 45 km² území dosáhla hladina podzemních vod do výše 3 m pod úrovní terénu (tzv. povodeň způsobená podzemními vodami) postiženo bylo na 106 000 obyvatel a cca 35 000 budov. Vedle okamžité obnovy všech důležitých životních funkcí města a rozsáhlých úklidových prací ve veřejném i soukromém sektoru se první aktivity zemského hlavního města Drážďany, Svobodného státu Sasko a řady jiných subjektů zaměřily na odstraňování povodňových škod. Souběžně s likvidací škod byly na všech úrovních politiky a veřejné správy, počínaje spolkovou vládou až po zemské hlavní město Drážďany, zahájeny aktivity pro lepší rozpoznání nebezpečí a poskytování informací a prováděna první opatření ke zkvalitnění povodňových zabezpečovacích a záchranných prací a k prevenci před povodněmi. Zároveň byly postupně zdokonalovány i právní předpisy upravující ochranu před povodněmi. Již od samého počátku spočíval strategický přístup zemského hlavního města Drážďany v komplexním posouzení zlepšení prevence před povodněmi a různých typů ohrožení vodními systémy, včetně kanalizace a ve vytvoření vazby na dotčené městské části. Vymezení chráněného území ve smyslu dnešních záplavových území bylo provedeno pouze v roce 1974 pro záplavové koryto Großes Ostragehege a v roce 1975 pro záplavové koryto Kaditz. Vyhláška o záplavovém území Labe v Drážďanech ze dne 11. května 2000 se ještě vztahovala na vodní stav 817 cm na vodoměrné stanici Drážďany. Pro všechny vodní toky byla proto na základě urychleně zpracovaných pracovních map legislativně vymezena nová záplavová území. Tím však bylo ze zástavby předběžně vyňato přes 3000 ha ploch a u 105 regulačních plánů bylo pozastaveno řízení. Plán prevence před povodněmi v Drážďanech – zásady a obsah Rada zemského hlavního města Drážďany proto přijala 27. května 2004 usnesení, že ve spolupráci s příslušnými státními institucemi a podniky zodpovědnými za zásobování vodou, odvádění a čištění odpadních vod a dodávky energie bude pro město Drážďany zpracován plán protipovodňové prevence (Plan Hochwasservorsorge Dresden – PHD), zaměřený na současný i budoucí rozvoj města. 31 Rada města požadovala, aby plán obsahoval: analýzu charakteristik vodních toků a povodňových rizik dotčených částí města, 2D hydrodynamické numerické modely toku Labe pro různé scénáře, 2D hydrodynamické numerické modely toku Labe pro různé scénáře, výpočet potenciálu škod, návrh cílových stupňů povodňové ochrany pro jednotlivé části města, odvození nezbytných středně- až dlouhodobých protipovodňových opatření pro celou oblast města, a tím i prohloubení koncepcí Svobodného státu Sasko pomocí městských průzkumů k možnostem stavební a technické povodňové ochrany intravilánu měst a infrastruktury. Srpnová povodeň nás naučila, že jednotlivé části města může postihnout povodeň z různých vodních toků, jako např. Weißeritz, městské potoky nebo Labe. Specifické, avšak nikoliv okamžitě rozpoznatelné ohrožení představují kromě toho přetížené odvodňovací kanály a podzemní voda. Proto jsou jednotlivé části města ohroženy zcela rozdílnou měrou. Plán protipovodňové prevence Drážďan k tomu přihlíží s tím, že posuzuje všechny vodní toky v jejich součinnosti v případě možných povodní a zcela konkrétně zjišťuje jejich dopady na příslušné části města. V souladu s územním plánem města bylo stanoveno 22 městských částí (tzv. posuzované oblasti městské zástavby), které vyžadují jednak díky své poloze na vodních tocích, tak i kvůli své zástavbě, veřejným zařízením a počtu obyvatel zcela specifická opatření ochrany a prevence. Plán protipovodňové prevence Drážďan „neuvažuje z hlediska řeky, nýbrž z hlediska postiženého sídliště“. Účinná ochrana území je dosažena tehdy, když jsou pro všechna nebezpečí povodně z různých říčních soustav vzájemně dohodnuty požadované cíle ochrany a z nich vyplývající návrhové případy a zrealizována patřičná opatření. Plán protipovodňové prevence Drážďan naplňuje zásady trvale udržitelné ochrany před povodněmi, jak jsou stanoveny ve jmenovitě uvedených operativních oblastech Programu 5 bodů spolkové vlády [1]. Stávající přirozené retenční prostory jsou pokud možno zabezpečeny nebo obnoveny. To se provádí na městských vodních tocích (toky 2. řádu) a krušnohorských řekách, zde však převážně na jejich horních úsecích nad Drážďanami. Tokům 2. řádu je dáno, pokud to lze, v intravilánu více prostoru, případně jsou odstraněny překážky, bránící řádnému odtoku. Tím lze dosáhnout lepších průtokových podmínek. Pokud je to nezbytné a možné, jsou zřizovány další retenční prostory. Zejména u vodních toků s malým povodím jsou plánovány zelené poldry a retenční nádrže, které byly již z velké části realizovány. Tato zařízení dokážou účinně zadržet přívalové povodně (flashfloods), a tím mají zamezit vzniku povodňových škod pod těmito objekty. Kromě toho doplňují prevenci před povodněmi na komunálních vodních tocích i další opatření z jiných operativních oblastí, jako je např. snížení a omezení průtoků v důsledku minimalizace zhutňování půdy, konzervační obdělávání půdy, popř. změna využívání území. Zejména v oblastech se silně zhutněným povrchem se snižuje vypouštěné množství vod z kanalizační sítě do toků odpojením nebo zadržením v kanalizační síti. Předpokladem pro plnou účinnost protipovodňových opatření je správná péče o vodní toky v rámci jejich údržby. Průběh povodně na Labi nelze v Drážďanech ovlivnit, jelikož zde nejsou k dispozici žádné přiměřené retenční prostory. Možnosti povodňové ochrany se proto redukují na technická opatření, jako je výstavba ochranných hrází nebo protipovodňových stěn, doplněných o mobilní ochranné prvky, která slouží na ochranu městské zástavby před 32 velkými případy povodní. Opatření ke zlepšení průtočnosti, jako jsou příkopy v předhrází, přispívají rovněž ke snížení kulminačních průtoků, i když je jejich účinnost spíše nízká. Prevence před vzestupem hladiny podzemní vody v důsledku povodně se zakládá na kombinaci: prevence formou legislativních ustanovení a plánování plošné zástavby prevence formou informování a stavební prevence ve vazbě na objekt a ochrana objektu. O plošných cílech ochrany v oblasti podzemních vod legislativní orgány neuvažují. Potřebná ochrana stavebního objektu vůči riziku stoupající hladiny podzemní vody musí vždy stanovit a realizovat vlastník budovy konkrétně ve vazbě na dotyčný objekt. Rada zemského hlavního města Drážďany schválila Plán protipovodňové prevence Drážďan [2] v srpnu 2010 jako další operativní směrnici s uvedenými základními rysy. Příklady opatření ochrany před povodněmi v centru Drážďan Centrum Drážďan je ohroženo povodněmi několika způsoby. Na jedné straně jsou to záplavy, způsobené tokem Labe, Weißeritz nebo potoka Kaitzbach, na druhé straně povodní způsobeným vzestupem hladiny podzemní vody nebo záplavami z kanalizace. V uplynulých letech provedl Svobodný stát Sasko a zemského hlavní město Drážďany v centru Drážďan řadu rozsáhlých protipovodňových opatření, takže koncem roku 2011 bylo dosaženo stupně ochrany před povodněmi na toku Labe a Weißeritz s dobou opakování 100 let. Na Labi byla ve spolupráci se Zemskou správou přehrad dokončena cca 3 500 metrů dlouhá linie povodňové ochrany pro centrum města a čtvrť Friedrichstadt. Představuje kombinaci ochranných protipovodňových zdí a mobilních protipovodňových prvků (hradidla a posuvná ocelová vrata), které jsou dimenzovány na návrhovou hladinu 924 cm na vodoměrné stanici Drážďany. Realizace první etapy výstavby v drážďanské čtvrti Plauen poskytuje nyní ochranu před povodněmi na toku Weißeritz na úrovni Q100. Koryto řeky Weißeritz bude upraveno tak, aby mohlo odvádět i extrémní povodňové průtoky, k jakým došlo v roce 2002. Realizací stavby byla pověřena Zemská správa přehrad, město Drážďany financuje náklady, přesahující úroveň ochrany před povodněmi se statistickou dobou opakování 200 let (Q200), která je hrazena z prostředků Svobodného státu Sasko. Také v systému potoka Kaitzbach byla realizována řada opatření. Tři retenční nádrže jsou již dokončeny, další je ve výstavbě. Kromě toho byl tento potok na určitých úsecích rozšířen, resp. odtrubněn. Mimo jiné byl v jeho povodí upraven park, zvaný park Huga Bürknera, tak, aby mohl fungovat jako retenční nádrž. Tímto způsobem vznikl další retenční prostor o objemu 11 300 m3. Zatěžkávací zkouška přišla ještě před ukončením stavebních prací v době oblevy na jaře 2006, kdy bylo zachyceno na 20 000 m3 vody z potoka Kaitzbach, a tím se podařilo zabránit rozlivům v níže položených částech města. Dále realizoval podnik Stadtentwässerung Dresden četná opatření pro bezpečný provoz kanalizační sítě v případě povodní. Cílem je zabezpečit funkčnost kanalizační sítě až do úrovně stoletých průtoků v Labi. Jádrem tohoto systému je ochrana čistírny odpadních vod Drážďany-Kaditz až na úroveň povodně v Labi s dobou opakování 200 let. Dalším významným prvkem je povodňová čerpací stanice ve čtvrti Johannstadt, která byla uvedena do provozu koncem roku 2010. 33 Spolupráce s Českou republikou Povodně na Labi, které jsou pro Drážďany nebezpečné, vznikají vždy v české části povodí Labe: v létě většinou po vydatných srážkách v povodí Vltavy, v zimě po plošně rozsáhlých oblevách, zejména ve středních polohách, které přicházejí ve spojitosti se srážkami. Proto se spolupráci s příslušnými orgány České republiky přikládá zvláštní význam. Zemské hlavní město Drážďany uzavřelo již v lednu 2004 smlouvu o spolupráci se státním podnikem Povodí Labe. Od té doby jsou v případě povodně vodohospodářské informace z Povodí Labe poskytovány přímo zemskému hlavnímu městu Drážďany. To se osvědčilo zejména před a během jarní povodně 2006. Dále mezi oběma partnery probíhá výměna zkušeností při přípravě a realizaci protipovodňových opatření, u nichž je třeba zvážit konkurující zájmy. Kromě toho podporuje zemské hlavní město Drážďany v rámci svých možností podnik Povodí Labe při projednávání vodohospodářských záměrů s přeshraničními dopady. Výhled Na základě změn klimatu, které uvádějí prognózy pro Sasko, se vodní hospodářství dostává do oblasti protikladů - období sucha a povodní. Tak lze mimo jiné vycházet z poklesu ročního úhrnu srážek, vzrůstu průměrné roční teploty a výparu, z čehož nakonec vyplývá snížení průměrných průtoků ve vodních tocích. To klade vysoké požadavky na úpravy vodohospodářských zařízení. V aktualizaci plánu protipovodňové prevence Drážďan jsou tyto předpoklady zohledněny. Dalším stěžejním bodem je vypracování vlastních plánů pro zvládání povodňových rizik pro vybrané toky 2. řádu a spolupráce na plánech pro zvládání povodňových rizik na Labi a tocích 1. řádu, za jejichž zpracování zodpovídá Svobodný stát Sasko. Ke zlepšení komunikace o rizicích v rámci zpracování plánů pro zvládání povodňových rizik absolvovalo zemské hlavní město Drážďany v roce 2011 úspěšně audit „Povodeň – jak dobře jsme připraveni“ u Německého sdružení pro vodní hospodářství, odpadní vody a odpady (DWA). Zemské hlavní město Drážďany je tedy dobře připraveno na zvládání budoucích požadavků, které s sebou management povodňového rizika přináší. Literatura [1] Bundesrepublik Deutschland, September 2002. 5-Punkte-Programm der Bundesregierung „Arbeitsschritte zur Verbesserung des vorbeugenden Hochwasserschutzes“. [2] Landeshauptstadt Dresden, 2010. Plan zur Verbesserung der Hochwasservorsorge der Landeshauptstadt Dresden für die Elbe, die Vereinigte Weißeritz, den Lockwitzbach, die Gewässer zweiter Ordnung, das Grundwasser sowie das abwassertechnische System. Kontakt na autora Dr. Christian Korndörfer, Landeshauptstadt Dresden, Umweltamt, Grunaer Straße 2, 01069 Dresden, e-mail: [email protected] 34 DAS AUGUSTHOCHWASSER 2002 IN DRESDEN UND DER UMFASSENDE PLAN ZUR HOCHWASSERVORSORGE1 Chris tian KORND ÖRFER Hochwasser im August 2002 in Dresden Das Ereignis vom August 2002 hatte in einem bis zu diesem Zeitpunkt nicht bekannten Ausmaß die große Verletzlichkeit weiter Teile des Territoriums der Landeshauptstadt Dresden bei annähernd zeitgleichem Hochwasser der unterschiedlichen Gewässersysteme gezeigt. Vier Tote waren zu beklagen. Die Erfolge der seit 1990 geleisteten Aufbauarbeit wurden in wenigen Tagen erheblich beschädigt oder gar vernichtet, private und wirtschaftliche Existenzen gefährdet. Jahrhundertealte Kulturgüter wurden in Mitleidenschaft gezogen. Auf mehr als eine Milliarde EUR schätzte man letztlich die Schäden allein im Stadtgebiet von Dresden. Das weitere Ausmaß der Überflutung zeigt die folgende Aufstellung: 25 km² Überschwemmungen durch die Elbe 9 km² Überschwemmungen von Gewässern 1. Ordnung (Weißeritz, Lockwitzbach) 6 km² Überschwemmungen von Gewässern 2. Ordnung (Stadtbäche) 45 km² Grundwasserstände bis zu 3 m unter Gelände (sog. Grundhochwasser) ca. 106.000 Einwohner und ca. 35.000 Gebäude betroffen. Neben der sofortigen Wiederherstellung aller wichtigen Lebensfunktionen der Stadt und den großen Aufräumarbeiten im öffentlichen und privaten Sektor galten die ersten Aktivitäten der Landeshauptstadt Dresden, des Freistaates Sachsen und vieler Anderer der Beseitigung der Hochwasserschäden. Parallel zur Schadensbeseitigung begannen auf allen politischen und Verwaltungsebenen, angefangen von der Bundesregierung bis hin zur Landeshauptstadt Dresden, Aktivitäten zur besseren Gefahrenerkennung und -information sowie die Umsetzung erster Maßnahmen zur Verbesserung der Hochwasserabwehr und Hochwasservorsorge. Gleichzeitig wurden die rechtlichen Regelungen zum Hochwasserschutz schrittweise verbessert. Schon von Anbeginn waren der strategische Ansatz der Landeshauptstadt Dresden für die Verbesserung der Hochwasservorsorge, die unterschiedlichen Gefährdungen durch die Gewässersysteme einschließlich der Kanalisation gemeinsam zu betrachten und in Bezug zu den jeweils betroffenen Stadtteilgebieten zu setzen. Eine Schutzgebietsausweisung im Sinne heutiger Überschwemmungsgebiete gab es lediglich 1974 für die Flutrinne Großes Ostragehege und 1975 für die Flutrinne Kaditz. Die Rechtsverordnung zum Überschwemmungsgebiet der Elbe in Dresden, die zum 11.05.2000 erlassen wurde, bezog sich noch auf einen Wasserstand von 817 cm am Pegel Dresden. Für alle Gewässer wurden deshalb mit kurzfristig erstellten Arbeitskarten neue Überschwemmungsgebiete rechtlich festgesetzt. Aber dadurch wurden zunächst auch mehr als 3000 ha einer Bebauung entzogen und 105 Bebauungspläne im Verfahren gestoppt. 1 německý překlad předchozího příspěvku (Korndörfer – Povodeň v srpnu 2002 v Drážďanech a podrobný plán pro prevenci před povodněmi) 35 Plan Hochwasservorsorge Dresden - Grundsätze und Inhalt Der Stadtrat der Landeshauptstadt Dresden beschloss deshalb am 27. Mai 2004, dass ein auf die gegenwärtige und zukünftige Stadtentwicklung ausgerichteter und mit den betroffenen staatlichen Institutionen sowie den Ver- und Entsorgungsbetrieben abgestimmter Plan Hochwasservorsorge Dresden (PHD) erarbeitet werden soll. Zu den vom Stadtrat geforderten Aussagen und Inhalten gehören: Analyse der Gewässercharakteristik und der Hochwassergefährdung für die betroffenen Stadtgebiete, 2d-HN-Modellierung des Elbestromes für verschiedene Szenarien Ermittlung der Schadenspotenziale, Vorschlag der Hochwasserschutzziele für die einzelnen Stadtgebiete, Ableitung der notwendigen mittel- bis langfristigen Hochwasserschutzmaßnahmen für das gesamte Stadtgebiet und damit auch Vertiefung der Konzepte des Freistaates durch städtische Untersuchungen zu Möglichkeiten des baulichen und technischen Hochwasserschutzes von Stadtgebieten sowie der Infrastruktur. Das Augusthochwasser hat gelehrt, dass die einzelnen Stadtteile von verschiedenen Gewässern, wie z. B. der Weißeritz, städtischen Bächen oder der Elbe betroffen sein können. Eine ganz besondere, weil nicht sofort erkennbare, Bedrohung stellen außerdem überlastete Abwasserkanäle und das Grundwasser dar. Die Stadtteile sind demzufolge ganz unterschiedlich gefährdet. Der PHD trägt dem Rechnung, in dem alle Gewässer in ihrem Zusammenwirken bei möglichen Hochwasserereignissen betrachtet und die Auswirkungen auf die jeweiligen Stadtteile ganz konkret ermittelt werden. 22 Stadteile (sog. städtebauliche Betrachtungsgebiete) wurden in Abstimmung mit der Stadtplanung festgelegt, die sowohl durch ihre Lage an Gewässern als auch durch ihre Bausubstanz, die öffentlichen Einrichtungen und ihre Bevölkerungszahl ganz spezifische Schutz- und Vorsorgemaßnahmen erfordern. Der PHD „denkt nicht vom Fluss, sondern von der betroffenen Siedlung her“. Ein wirksamer Gebietsschutz ist erst dann erreicht, wenn für alle Hochwassergefahren aus den verschiedenen Gewässersystemen die angestrebten Schutzziele und die daraus folgenden Bemessungsfälle miteinander abgestimmt und entsprechende Maßnahmen umgesetzt sind. Der PHD setzt die im 5-Punkte-Programm der Bundesregierung [1] für einen nachhaltigen Hochwasserschutz fixierten Grundsätze in den dort benannten Handlungsfeldern um. Soweit möglich, werden die vorhandenen natürlichen Rückhalteräume gesichert oder wieder hergestellt. Das geschieht an den städtischen Gewässern (Gewässer zweiter Ordnung) und den Erzgebirgsflüssen, hier allerdings vorwiegend oberstromig der Stadt Dresden. Den Gewässern zweiter Ordnung wird, soweit dies möglich ist, im Stadtgebiet mehr Raum gegeben, gegebenenfalls werden auch Abflusshindernisse beseitigt. Dadurch wird eine Abflussverbesserung erreicht. Falls es erforderlich und möglich ist, werden zusätzliche Hochwasserrückhalteanlagen errichtet. Insbesondere bei den Gewässern mit kleinem Einzugsgebiet sind grüne Flutmulden und Rückhaltebecken geplant und mittlerweile bereits weitgehend realisiert worden. Diese halten wirkungsvoll Sturzfluten (flashfloods) zurück und sollen damit die Entstehung von Hochwasserschäden unterhalb dieser Anlagen vermeiden. Darüber hinaus ergänzen Maßnahmen aus anderen Handlungsfeldern die Hochwasservorsorge an kommunalen Gewässern wie z. B. Reduzierung und Begrenzung der Abflüsse durch Minimierung der Bodenversiegelung, konservierende Bodenbearbeitung bzw. Änderung der Flächennutzung. Insbesondere in stark versiegelten Gebieten erfolgt eine Reduzierung der Einleitungen aus dem Kanalnetz in die Gewässer durch Abkopplung oder Rückhaltung im 36 Kanalnetz. Voraussetzung für die volle Wirksamkeit der Hochwasserschutzmaßnahmen ist eine gute Pflege der Gewässer im Rahmen der Gewässerunterhaltung. Der Ablauf eines Hochwassers der Elbe kann in Dresden nicht beeinflusst werden, da hier keine angemessenen Rückhalteräume zur Verfügung stehen. Die Möglichkeiten des Hochwasserschutzes reduzieren sich daher auf technische Maßnahmen, wie den Bau von Deichen oder Hochwasserschutzmauern, ergänzt um mobile Hochwasserschutzelemente, um bebaute Stadtgebiete bei großen Hochwasserereignissen zu schützen. Abflussverbessernde Maßnahmen wie Abgrabungen auf den Vorländern tragen ebenfalls zur Senkung des Hochwasserscheitels bei, auch wenn ihre Wirksamkeit eher gering ist. Die Vorsorge vor hochwasserbedingtem ansteigendem Grundwasser basiert auf einer Kombination aus: rechtlicher und bauplanerischer Flächenvorsorge Informationsvorsorge und objektbezogener Bauvorsorge und Objektschutz. Flächenbezogene Schutzziele im Grundwasser sieht der Gesetzgeber nicht vor. Der für ein Bauwerk erforderliche Schutz gegen Gefährdung durch steigendes Grundwasser ist immer objektkonkret durch den jeweiligen Gebäudeeigentümer festzulegen und zu realisieren. Der Stadtrat der Landeshauptstadt Dresden hat den PHD [2] im August 2010 als weitere Handlungsrichtlinie mit diesen Grundzügen bestätigt. Beispiele für Maßnahmen zum Hochwasserschutz der Dresdner Innenstadt Die Dresdner Innenstadt ist mehrfach durch Hochwasser gefährdet. Einerseits durch Überflutungen, die von der Elbe, der Weißeritz oder dem Kaitzbach verursacht werden, andererseits durch hochwasserbedingt ansteigendes Grundwasser oder Überflutungen aus der Kanalisation. In den vergangenen Jahren wurden umfangreiche Hochwasserschutzmaßnahmen vom Freistaat Sachsen und der Landeshauptstadt Dresden für die Innenstadt realisiert, so dass seit Ende 2011 der Schutz vor einem 100-jährlichen Hochwasser von Elbe und Weißeritz gegeben ist. An der Elbe erfolgte in Kooperation mit der Landestalsperrenverwaltung die Fertigstellung der ca. 3.500 Meter langen Hochwasserschutzlinie für die Innenstadt und die Friedrichstadt. Sie stellt eine Kombination aus Hochwasserschutzmauern und mobilen Hochwasserschutzelementen (Dammbalken und Flutschutztore) dar und ist für einen Bemessungswasserstand von 924 cm am Pegel Dresden ausgelegt. Mit Realisierung des ersten Ausbauabschnittes in Dresden-Plauen ist nunmehr auch der Schutz vor einem HQ100 der Weißeritz gegeben. Die Weißeritz wird so ausgebaut, dass auch ein Extrem-Hochwasser wie 2002 im Flussbett abfließen kann. Die Landestalsperrenverwaltung fungiert als Bauherr, die Stadt Dresden finanziert die Leistungen für den über das vom Freistaat Sachsen finanzierte Schutzniveau eines Hochwassers mit einem statistischen Wiederkehrintervall von 200 Jahren (HQ200) hinausgehenden Aufwand. Auch im Gewässersystem des Kaitzbaches wurden umfangreiche Maßnahmen realisiert. Drei Rückhaltebecken sind bereits fertig gestellt, ein weiteres befindet sich im Bau. Außerdem wurde das Gewässer abschnittsweise aufgeweitet bzw. offengelegt. Unter anderem wurde ein Park, der Hugo-Bürkner-Park, zum Hochwasserrückhaltebecken umgestaltet. So entstand ein zusätzliches Rückhaltevolumen von 11.300 m3. Die Bewährungsprobe kam noch vor Abschluss der Bauarbeiten zur Schneeschmelze im Frühjahr 2006, als 20.000 m3 37 Kaitzbachwasser zurückgehalten und somit Überflutungen in unterhalb liegenden Stadtteilen verhindert werden konnten. Weiterhin werden durch die Stadtentwässerung Dresden zahlreiche Maßnahmen zum hochwassersicheren Ausbau des Kanalnetzes realisiert. Das Ziel besteht darin, bis zu einem 100-jährlichen Hochwasser der Elbe die Funktionssicherheit der Abwasserkanalisation sicherzustellen. Kernstück dieses Systems ist der Schutz der Kläranlage Kaditz bis zu einem 200-jährlichen Hochwasser der Elbe. Ein weiteres wesentliches Element ist das Ende des Jahres 2010 in Betrieb gegangene Hochwasserpumpwerk in Johannstadt. Zusammenarbeit mit der Tschechischen Republik Für Dresden gefährliche Elbehochwasser entstehen immer im tschechischen Einzugsgebiet der Elbe: Im Sommer meist durch ergiebige Niederschläge im Einzugsgebiet der Moldau, im Winter durch flächendeckende Schneeschmelze, insbesondere in den mittleren Lagen, in Verbindung mit Niederschlägen. Daher kommt der Zusammenarbeit mit den zuständigen Behörden der tschechischen Republik eine besondere Bedeutung zu. Die Landeshauptstadt Dresden hat daher bereits im Januar 2004 eine Kooperationsvereinbarung mit Povodi Labe s. p. geschlossen. Seitdem werden im Hochwasserfall wasserwirtschaftliche Informationen von Povodi Labe direkt an die Landeshauptstadt Dresden übermittelt. Dies hat sich insbesondere vor und während des Frühjahrshochwassers 2006 bewährt. Weiterhin werden zwischen beiden Partnern Erfahrungen bei der Vorbereitung und Realisierung von Hochwasserschutzmaßnahmen und der damit verbundenen Abwägung konkurrierender Interessen ausgetauscht Darüber hinaus unterstützt die Landeshauptstadt Dresden im Rahmen ihrer Möglichkeiten Povodi Labe bei der Kommunikation von wasserwirtschaftlichen Vorhaben mit grenzüberschreitenden Auswirkungen. Ausblick Aufgrund der für Sachsen prognostizierten Klimaänderungen gerät die Wasserwirtschaft in das Spannungsfeld von Trockenperioden und Hochwasserereignissen. So ist u. a. von einer Abnahme der Jahressumme des Niederschlages, einer Zunahme der mittleren Jahrestemperatur und der Verdunstung und daraus resultierend schließlich von einer Reduzierung der mittleren Abflüsse in den Gewässern auszugehen. Dies stellt hohe Anforderungen an die Gestaltung wasserwirtschaftlicher Anlagen. In der Fortschreibung des Planes Hochwasservorsorge Dresden wird dies berücksichtigt. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Erarbeitung eigener Hochwasserriskomanagementpläne für ausgewählte Gewässer zweiter Ordnung und in der Mitwirkung an den Hochwasserrisikomanagementplänen für die Elbe und die Gewässer erster Ordnung, für deren Erarbeitung der Freistaat zuständig ist. Zur Verbesserung der Risikokommunikation im Rahmen der Aufstellung der Hochwasserrisikomanagementpläne hat die Landeshauptstadt Dresden im Jahr 2011 bei der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) erfolgreich das Audit „Hochwasser - wie gut sind wir vorbereitet“ absolviert. Die Landeshauptstadt Dresden ist gut aufgestellt, um auch die künftigen Anforderungen im Hochwasserrisikomanagement zu bewältigen. 38 Literatur [1] Bundesrepublik Deutschland, September 2002. 5-Punkte-Programm der Bundesregierung „Arbeitsschritte zur Verbesserung des vorbeugenden Hochwasserschutzes“. [2] Landeshauptstadt Dresden, 2010. Plan zur Verbesserung der Hochwasservorsorge der Landeshauptstadt Dresden für die Elbe, die Vereinigte Weißeritz, den Lockwitzbach, die Gewässer zweiter Ordnung, das Grundwasser sowie das abwassertechnische System. Kontakt zum Autor Dr. Christian Korndörfer, Landeshauptstadt Dresden, Umweltamt, Grunaer Straße 2, 01069 Dresden, E-Mail: [email protected] 39 OČEKÁVANÝ VLIV ZMĚNY KLIMATU NA POVODŇOVÉ PRŮTOKY J a n D AŇHELKA Abstrakt Byla provedena simulace potenciálních dopadů klimatické změny na režim povodňových průtoků v povodí Orlice, Výrovky, Jizery, horní Vltavy, Otavy, Smědé a Bečvy. Na základě výsledků klimatických modelů (MIROC3_2_M; MPI_ECHAM5; UKMO_HADCM3; ALADINCLIMATE/CZ, medián GCM) a chladnější klimatické varianty (19. století) byly simulovány 1000leté řady průtoků. Jejich analýza ukázala na velký rozptyl výsledků, avšak nebyl nalezen jednoznačný trend v nárůstu či poklesu velikosti či četnosti budoucích povodní ve srovnání s referenčním klimatem. Úvod Zvýšený výskyt povodní a tedy zvýšení míry povodňového rizika je často předpokládaným důsledkem očekávaných klimatických změn. Zejména v případě povodní však dosavadní studie nebyly schopny poskytnout jednoznačný a metodicky správně odvozený závěr, zda se v oblasti střední Evropy míra povodňového rizika a povodňový režim změní. V rámci projektu ”Zpřesnění dosavadních odhadů dopadů klimatické změny v sektorech vodního hospodářství, zemědělství a lesnictví a návrhy adaptačních opatření” byl modelován i možný dopad změněných klimatických podmínek tak, jak jsou predikovány různými klimatickými modely, na změnu povodňového režimu. Metodika V oblasti hodnocení dopadů očekávaných změněných klimatických podmínek na povodňový režim panuje problém nalezení vhodného metodického postupu hodnocení. Dosavadní studie (např. [2] a [3]) používají přímé modelování na základě denních simulovaných řad z GCM bez dostatečného downscalingu a kalibrace hydrologických modelů, navíc odhadují změnu velikosti 100leté povodně na základě 30leté simulace, pročež jejich výsledky nelze považovat za robustní. Navíc v důsledku velké nejistoty klimatických projekcí (zejména srážek) zatím nelze stanovit vědecky odůvodněný přístup ke změně návrhových veličin [4]. Pro modelování dopadů změny klimatu v průběhu 21. století bylo vybráno 7 povodí: Orlice (1 554 km2), Výrovky (265 km2), Jizery (2 159 km2), Vltavy po VD Lipno (948 km2), Otavy (2 914 km2), Smědé (244 km2) a Bečvy (1 593 km2). Při výběru povodí byly zohledněny rozdílné geografické oblasti a tím i odlišný hydrologický režim vybíraných povodí. Vstupní klimatická data pro hydrologické modelování odtoku byla vytvořena na základě historických pozorovaných klimatických údajů z databáze ČHMÚ a na základě výsledků vyhodnocení schopnosti jednotlivých klimatických modelů vystihnout podmínky referenčního období. Klimatické charakteristiky pro budoucí období (tj. 2010–2039, 2040–2069 a 2070– 2099) byly získány analýzou modelovaných výstupů vybraných klimatických modelů (MIROC3_2_M; MPI_ECHAM5; UKMO_HADCM3; ALADIN-CLIMATE/CZ) a mediánu osmi nejlépe hodnocených GCM označeného jako MED. Přitom pro první období 2010–2039 je rozptyl jednotlivých modelů a řídících emisních scénářů poměrně malý, proto byly použity pouze simulace založené na emisním scénáři A1B, pro pozdější období byly uvažovány i simulace založené na emisních scénářích A2 a B1. Pro zjištění citlivosti povodí na změnu klimatických vstupů byly vytvořeny také tři scénáře reprezentující chladnější období (1861 až 40 1890), a to na základě vyhodnocení měsíčních změn průměrné teploty vzduchu a srážek ve stanici Praha-Klementinum (označeny CHLAD1 až 3). Pro uvedené scénáře odlišných klimatických podmínek byly vyhodnoceny očekávané měsíční změny teploty vzduchu, množství srážek a jejich časové distribuce vůči referenčnímu období 1961–1991). Do referenčního období byly navíc přidány dva povodňové měsíce (červenec 1997 a srpen 2002) tak, aby byly v souboru pro následující downscaling zohledněny extrémní povodňové události, které se jinak v referenčním období na území ČR nevyskytly. V obou případech přitom i přes extremitu příčinných srážek nešlo o události, které by se vymykaly variabilitě klimatických prvků pozorovaných v historii (i v chladnějších obdobích – viz. obdobné srážkové události v letech 1890, 1897 či 1903). Klimatické řady (1000 let) byly odvozeny na základě průměrných denních srážek na povodí (MAP) a průměrné teploty vzduchu (MAT) na povodí přepočtené na nadmořskou výšku 500 m (dle pozorovaného vertikálního gradientu) v referenčním období a očekávaných měsíčních změn klimatických charakteristik stochastickým generátorem LARS-WG [6]. Odvozené řady v denním kroku byly dále distribuovány v čase a prostoru do výpočetního prostorového schématu hydrologického modelu a 6hodinového kroku. Časová distribuce byla provedena pro teplotu vzduchu na základě předpokladu výskytu maximální teploty ve 12:00 a minimální teploty v 6:00 hodin za použití lineární interpolace pro zbývající časové intervaly. Časová distribuce denních srážek menších než 10 mm byla řešena uniformním rozdělením srážek v rámci dne, u úhrnů přesahujících 10 mm pak distribuce proběhla pomocí náhodného třístupňového generátoru. Prostorová distribuce byla řešena v případě MAT přepočtem na průměrnou nadmořskou výšku každé příslušné výpočtové plochy v hydrologickém modelu pomocí průměrného vertikálního teplotního gradientu v jednotlivých kalendářních měsících (odvozeno z pozorovaných dat). Prostorová distribuce srážek byla provedena náhodným výběrem analogu (tj. plošného rozložení srážek na jednotlivá dílčí povodí ve dnech s podobným celkovým MAP) v databázi pozorovaných dat jde tedy o upravenou metodiku Schaake shuffle [1]. Modelování hydrologické odezvy na řídící klimatické proměnné bylo řešeno za použití kalibrovaného hydrologického modelovacího systému AquaLog. Systém obsahuje komponenty (modely) pro simulaci jednotlivých částí hydrologického cyklu v povodí: SNOW17, SAC-SMA [5] a Muskingum-Cunge. Hydrologickým modelem byly provedeny simulace 1000letých řad pro vybrané scénáře změny klimatu. Z těchto řad bylo dále vybráno vždy deset povodňových událostí s nejvyššími dosaženými denními průměrnými průtoky a na základě simulovaných počátečních podmínek povodí před každou událostí (převzato z modelované 1000leté řady) byl vypočten ansámbl 10 různých náhodně generovaných variant časoprostorové distribuce srážek, která může získané výsledky výrazněji ovlivňovat. Výsledky Na základě vyhodnocení řad ročních průtokových maxim byly zkonstruovány empirické křivky překročení (viz. ukázka obr. 1 a 2). 41 MED 2010-2039 A1B 30 MED 2040-2069 A1B MED 2040-2069 A2 MED 2040-2069 B1 MED 2070-2099 A1B MED 2070-2099 A2 25 MED 2070-2099 B1 ECHAM 2040-2069 A1B ECHAM 2040-2069 A2 ECHAM 2040-2069 B1 ECHAM 2070-2099 A1B 20 ECHAM 2070-2099 A2 ECHAM 2070-2099 B1 Q (m3.s-1) HAD 2040-2069 A1B HAD 2040-2069 A2 HAD 2040-2069 B1 15 HAD 2070-2099 A1B HAD 2070-2099 A2 HAD 2070-2099 B1 MIRO 2040-2069 A1B MIRO 2040-2069 A2 10 MIRO 2040-2069 B1 MIRO 2070-2099 A1B MIRO 2070-2099 A2 MIRO 2070-2099 B1 5 CHLAD 1 CHLAD 2 CHLAD 3 ALAD 2010-2039 A1B ALAD 2040-2069 A1B 0 ALAD 2070-2099 A1B 1 10 100 1000 Base 1961-1990 return period (y) Obr. 1 Empirická křivka překročení pro Výrovku v Plaňanech. MED 2010-2039 A1B 300 MED 2040-2069 A1B MED 2040-2069 A2 MED 2040-2069 B1 MED 2070-2099 A1B MED 2070-2099 A2 250 MED 2070-2099 B1 ECHAM 2040-2069 A1B ECHAM 2040-2069 A2 ECHAM 2040-2069 B1 ECHAM 2070-2099 A1B 200 ECHAM 2070-2099 A2 ECHAM 2070-2099 B1 Q (m3.s-1) HAD 2040-2069 A1B HAD 2040-2069 A2 HAD 2040-2069 B1 150 HAD 2070-2099 A1B HAD 2070-2099 A2 HAD 2070-2099 B1 MIRO 2040-2069 A1B MIRO 2040-2069 A2 100 MIRO 2040-2069 B1 MIRO 2070-2099 A1B MIRO 2070-2099 A2 MIRO 2070-2099 B1 50 CHLAD 1 CHLAD 2 CHLAD 3 ALAD 2010-2039 A1B ALAD 2040-2069 A1B 0 ALAD 2070-2099 A1B 1 10 100 1000 Base 1961-1990 return period (y) Obr. 2 Empirická křivka překročení pro Vltavu po VD Lipno. Výsledky simulací ansámblu variant časoprostorové distribuce srážek pro největší povodňové události v simulovaných řadách jsou pak ukázány na obr. 3 a 4 na příkladě Otavy a Smědé. 42 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 -0.6 MIRO_3_B1 MIRO_3_A2 MIRO_2_B1 MIRO_3_A1B MIRO_2_A2 MED_3_B1 MIRO_2_A1B MED_3_A2 MED_2_B1 MED_3_A1B MED_2_A2 MED_2_A1B CHLAD3 MED_1_A1B CHLAD2 CHLAD1 HAD_3_B1 HAD_3_A2 HAD_2_B1 HAD_3_A1B HAD_2_A2 HAD_2_A1B ECHAM_3_B1 ECHAM_3_A2 ECHAM_2_B1 ECHAM_3_A1B ECHAM_2_A2 ALAD_3 ECHAM_2_A1B ALAD_2 base ALAD_1 -0.8 Obr. 3 Výsledky simulace ansámblu časoprostorového rozložení vstupujících srážek pro 5. největší povodeň v modelované řadě pro Jizeru v Předměřicích. 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 -0.2 -0.4 MIRO_3_B1 MIRO_3_A2 MIRO_3_A1B MIRO_2_B1 MIRO_2_A2 MED_3_B1 MED_3_A2 MED_3_A1B MED_2_B1 MED_2_A2 MED_2_A1B MED_1_A1B CHLAD3 CHLAD2 CHLAD1 HAD_3_B1 HAD_3_A2 HAD_2_B1 HAD_3_A1B HAD_2_A2 HAD_2_A1B ECHAM_3_B1 ECHAM_3_A2 ECHAM_3_A1B ECHAM_2_B1 ECHAM_2_A2 ECHAM_2_A1B ALAD_3 ALAD_2 base ALAD_1 -0.8 MIRO_2_A1B -0.6 Obr. 4 Výsledky simulace ansámblu časoprostorového rozložení vstupujících srážek pro 5. největší povodeň v modelované řadě pro Smědou v Předláncích. Výsledky ukazují, že předpokládaná reakce povodňového režimu na změněné klimatické podmínky se výrazně liší v závislosti na použitém řídícím klimatickém scénáři. Zatímco scénáře založené na modelu MPI_ECHAM5 všeobecně pro všechny zkoumané časové periody udávaly zmenšení velikosti povodňových průtoků, scénáře vycházející z modelu MIROC3_2_M odhadovaly naopak většinou významné zvýšení rizika povodní. V syntetizující variantě středu ansámblu vybraných GCM (MED) je zřetelný pokles povodňového rizika u pozdějších časových horizontů, zatímco pro nejbližší časové období (do roku 2039) simulace předpokládají spíše nárůst povodňových průtoků. Použití dat z regionálního modelu ALADIN-CLIMATE/CZ poskytlo pro jednotlivá povodí relativně největší variabilitu simulovaných hodnot Q20 a Q100. Přitom i v jeho případě je zřetelný pokles velikosti povodní směrem ke vzdálenějším simulovaným časovým obdobím. Teoretické simulované varianty chladnějšího klimatu (CHLAD) většinou udávaly větší průtoky ve srovnání s referenčním klimatem a to v celém rozsahu křivky překročení. V oblasti 43 kratších dob opakování se tak pravděpodobně projevily větší jarní povodně v důsledku většího množství akumulované sněhové pokrývky v těchto simulovaných variantách. V celkovém zhodnocení však výsledky získané pro referenční klimatické podmínky byly ve všech případech uvnitř rozptylu ansámblu všech provedených simulací. Přitom v oblasti povodní s větší pravděpodobností výskytu je většina simulovaných variant nižší než referenční simulace, což je důsledkem teplejších zim a tím snížení pravidelných, byť kulminačně menších, jarních povodní z tání sněhu. Simulované rozdíly v křivkách překročení byly většinou relativně malé, nejčastěji do +/- 5 %. Při simulacích vybraných největších povodňových vln byly dosaženy větší, řádově až desítky procent) rozdíly mezi jednotlivými simulacemi. Přitom variabilita výstupů v rámci jednotlivých scénářů je zřejmě závislá na velikosti povodí a také na variabilitě historické distribuce srážek v rámci povodí. Proto malá povodí (Výrovka) a povodí s jasně odlišnými režimy formování povodí v horské části a v nížině, tedy pravděpodobně Bečva, neposkytují široký rozptyl ansámblu. Z hodnocených povodí se poněkud vymykalo povodí Orlice a částečně též povodí horní Vltavy, kde navýšení průtoků udávalo více scénářů, zejména simulace založené na modelu UKMO_HADCM3 a varianty MED. Vysvětlení příčiny tohoto jevu nám není známo. Na základě výsledků nelze stanovit jednoznačný trend změny povodňového nebezpečí v průběhu 21. století, avšak většina simulací, zejména scénář A1B, ukazuje spíše pokles velikosti povodní pro vzdálenější časové horizonty. Výjimkou jsou simulace založené na emisním scénáři A2, které předpokládají spíše mírný nárůst velikosti povodní směrem k pozdějšímu období. Pro nejbližší simulované období (do roku 2039), kdy byl simulován pouze emisní scénář A1B, jsou získané signály nejednoznačné a objevují se v hodnocených profilech nárůsty i poklesy velikosti povodní modelovaných. Z vyhodnocení vyplývá, že zásadní vliv na simulovaný povodňový režim, zejména v oblasti průtoků o delší době opakování, má množství srážek předpokládané v letním období a to v podobě antagonistickému působení vlivu srážek (méně časté, ale extrémnější) a menšího průměrného počátečního nasycení půdy (v důsledku vyšší potenciální evapotranspirace a delšího období výskytu suchých epizod v letním půlroce) a tedy i větší volné retenci povodí před výskytem povodně. Právě model MIROC3_2_M v létě předpokládá výrazné zvýšení srážkových úhrnů, což je v protikladu vůči všeobecným předpokladům a výsledkům většiny ostatních modelů. Přitom simulace referenčního klimatu tímto modelem byla poměrně úspěšná. Naopak konzistentní je predikce úbytku sněhových zásob v teplejším budoucím klimatu, což se následně projevuje ve většině případů simulovaném poklesu velikosti jarních povodní z tání sněhu a většinou i v poklesu simulovaných hodnot velikosti průtoků s dobou opakování 1 až 10 let. Shrnutí Výsledky prokazují, že stávající generace klimatických modelů poskytuje příliš variabilní a nejednoznačné výsledky z hlediska jejich použití v návazných hydrologických studiích a to zejména v důsledku neschopnosti vystihnout srážkové procesy, množství srážek a jejich distribuci v čase v lokálním a regionálním měřítku. To platí pro simulaci referenčního období i pro předpokládané změny v budoucnosti. Přitom i modely poměrně úspěšně a v relativně dobré shodě vystihující klimatické charakteristiky referenčního období poskytují pro budoucí období naprosto odlišné trendy změn srážkových úhrnů v průběhu roku. 44 Z výsledků je zřejmé, že největší podíl na jejich celkové nejistotě má volba klimatického scénáře (modelu). Nejistota výsledků je dále ovlivněna i limity použité metodiky, kdy není jisté, že parametry hydrologického modelu odvozené kalibrací v referenčním období budou platné v budoucnosti. Ačkoliv byly testovány varianty různé modifikace vybraných parametrů se zanedbatelným dopadem na simulované výsledky, nelze vyloučit významnější změny využití krajiny, její retenční schopnosti aj., a to oběma možnými směry (snižování retence růstem zastavěných ploch, či zvyšování vhodným managementem krajiny). Tento vliv se navíc bude prostorově pravděpodobně výrazně odlišovat. Přitom již nyní jsou zjevné rozdíly mezi povodími (i sousedními) v předpokládané reakci, zejména v oblasti povodňových průtoků, což svědčí o citlivosti celého systému tvorby odtoku na kombinaci faktorů ovlivňujících odtok (meteorologické faktory a vlastnosti povodí). Nedostatkem současného řešení problematiky dopadů klimatických změn na povodňový režim je fakt, že není uvažována příčinná synoptická situace jednotlivých modelovaných událostí. Ta přitom v podmínkách ČR významně ovlivňuje prostorové trvání srážek i typickou intenzitu, zatímco použitá metodika předpokládá při časoprostorové distribuci srážkových vstupů, že v minulosti existují vhodné analogy, není ošetřen výběr analogu, který by reprezentoval typickou synoptickou situaci a případně změny frekvence jejího výskytu. To při modelování syntetických řad ani není možné, protože synoptickou situaci danému dni nelze přiřadit. Párování by bylo možné pouze při použití přímých simulovaných řad klimatických modelů, které však pro potřeby modelování extrémních jevů nejsou dostatečně dlouhé (dosahují pouze desítek let), aby s dostatečnou spolehlivostí zajistily kombinaci příčinných událostí pro odhad povodňového rizika o delší době opakování. Domníváme se, že v tomto případě a za současného stavu je generování dlouhých syntetických řad metodicky správnější než přímé spárování klimatických a hydrologických modelů. Dosažené výsledky v oblasti povodní tak bohužel nelze považovat za dostatečně robustní. Literatura [1] CLARK, M. – GANGOPADHYAY, S. – HAY, L. – RAJAGOPALAN, B. – WILBY, R., (2004). The Schaake Shuffle: A Method for Reconstructing Space–Time Variability in Forecasted Precipitation and Temperature Fields, Journal of Hydrometeorology 2004; 5, pp. 243-262 [2] DANKERS, R., FEYEN, L. (2008): Climate change impact on flood hazard in Europe: An assessment based on high resolution climate simulations. Journal of Geophys. Res. 113, Doi: 10.1029/2007JD009719. [3] HIRABAYASHI, Y., KANAE, S., EMORI, S., OKI, T., KIMOTO, M. (2008): Global projections of changing risk of floods and droughts in a changing climate. Hyrol. Sci. J. 53(4):754-773. [4] KUNDZEWICZ, Z. (2011): Global Change and Flood Risk Management. In Chavoshian, A. Takeuchi, K. (2011): Large-scale Floods Report, ICHARM, Tokyo, pp: 1-26 [5] NWS, 2010 NWSRFS User Manual Documentation, <http://www.nws.noaa.gov/oh/hrl/nwsrfs/users_manual/htm/xrfsdocpdf.php> [6] SEMENOV, M. A., 2008. Simulation of extreme weather events by a stochastic weather generator, Clim Res, 11, pp. 203-212. Kontakty na autora RNDr. Jan Daňhelka, Ph.D., ČHMÚ, Na Šabatce 2050/17, 143 06 Praha, [email protected] 45 SRPNOVÁ POVODEŇ ROKU 2002 V JIŽNÍCH ČECHÁCH Pa vel PO LC AR Abstrakt Příspěvek stručně rekapituluje průběh srpnové povodně v povodí Vltavy nad VD Orlík, uvádí podrobněji nové hodnocení extremity kulminačních průtoků, vrací se k potížím při operativním monitoringu v průběhu povodně a jejich řešení. Dále se zabývá důvody nového režimového zpracování hydrologického katastru velkých vod a porovnává tři největší povodně v období 150 roků pozorování na Vltavě v Č. Budějovicích. Úvod Srpnová povodeň z roku 2002 zůstane navždy zapsána do povodňové historie Vltavy a jejích přítoků v jižních Čechách nesmazatelným písmem. V období instrumentálních pozorování, tj. zhruba od poloviny 19. století, je (prozatím) zcela jistě povodní největší, převyšující dosud rekordní povodně z roků 1845, 1888 a 1890. Příčiny Teplé a vlhké počasí léta 2002 s častými bouřkami bylo příčinou vytvoření místně rozdílné, ale vcelku nadprůměrné nasycenosti povodí. Do těchto počátečních podmínek se 6. srpna začala od Janovského zálivu směrem nad Rakousko přesunovat tlaková níže, která je v této oblasti pro jižní Čechy vždy potenciálním povodňovým nebezpečím. Již v odpoledních hodinách téhož dne se nad naše území od jihu nasunulo pásmo vytrvalých intenzivních srážek. Vydatné srážky pak pokračovaly po celou noc i další den. Jejich těžiště zasáhlo zejména Novohradské hory a jejich podhůří, dále pak v poněkud menší míře jižní část Šumavy a její podhůří. Nejvyšší denní úhrny dosahovaly až 180 mm, nejvyšší dvoudenní úhrny 280 mm. Po této první srážkové vlně následovala několikadenní pauza, avšak již 10. srpna se opět v oblasti Janovského zálivu počala formovat nová tlaková níže, která následujícího dne postoupila nad severovýchodní Itálii a Rakousko, s ní spojená frontální oblačnost se od jihu nasunula nad Čechy. Trvalé srážky, místy doprovázené i bouřkami, začaly v jižních Čechách vypadávat v průběhu dne, výrazně pak zesílily ve večerních a nočních hodinách. Na rozdíl od situace při první povodňové vlně před 5 dny (kdy níže ustupovala z Rakouska k východu), se nyní střed tlakové níže přesouval přes Českomoravskou vrchovinu k severu a proto intenzívní srážky zasáhly celé Čechy. Rozložení srážek této druhé vlny bylo ve srovnání s předchozí situací rovnoměrnější, bez extrémů v Novohradských horách, ale vysoké srážkové úhrny byly zaznamenány na větší ploše kraje. Na řadě stanic byly zaznamenány jednodenní úhrny nad 100 mm a celkové úhrny v podstatě dvoudenní srážkové epizody v rozpětí 150 až 200 mm. Meteorologické podmínky byly příčinou toho, že se v období necelých 4 dnů zopakovala extrémní srážková situace, která v historii měření srážek na území Jihočeského kraje neměla obdobu. První vlna srážek spolu s předchozím nasycením povodí vyvolala mimořádnou povodňovou vlnu. Současně ještě zvýšila nasycení povodí před příchodem druhé vlny srážek a vytvořila tak podmínky pro vznik druhé, ještě větší povodňové vlny. Nutno si uvědomit ještě další nepříznivý faktor vyplývající z dynamiky příčinné situace. Druhá vlna se začala rodit v čase, kdy většinou zasažených říčních koryt ještě dotékala vlna první. Opětovné nárůsty průtoku startovaly ve chvíli, kdy v některých níže položených povodích ještě dotékaly vlny odpovídající 1-leté povodni, na Lužnici s pomalejší reakcí i povodni 2-leté. Kromě 46 retenční kapacity nasyceného povodí tak byla silně omezena i průtočná kapacita samotných říčních koryt. Průběh povodně První vlna povodně zasáhla postupně území celého regionu, svého vrcholu dosáhla v odpoledních a večerních hodinách 7. srpna v horních partiích zasažených povodí, v ranních hodinách dne 8. srpna ve středních polohách a v dolních profilech pak v odpoledních hodinách téhož dne. Nejvýraznější byla v povodí Malše, horní Lužnice a střední Otavy s přítoky Volyňkou a Blanicí. Právě povodí horní Malše (lmg. stanice Kaplice, Líčov, Pořešín a Horní Stropnice) jako jediné mělo kulminaci první vlny vyšší než při vlně druhé. Podle nového vyhodnocení se v povodí horní Malše jednalo u kulminace s dobou opakování vesměs kolem 200 roků, s výjimkou Horní Stropnice s dobou opakování 40 roků. Průtoky ve Vltavě byly významně ovlivněny retenčním účinkem nádrže VD Lipno I, kde odtok pod soustavou VD Lipno I+II činil 8. srpna při kulminaci první vlny pouhých 30 m3/s. Vltava v Českých Budějovicích však již měla kulminační průtok na úrovni 100-leté vody vlivem extrémního přítoku z Malše a z dalších menších výše položených přítoků zejména v oblasti u Českého Krumlova (Polečnice). Druhá (v absolutní většině profilů vyšší) povodňová vlna se začala vytvářet bezprostředně po nástupu druhé srážkové epizody v odpoledních hodinách dne 11. srpna. Kulminace nastaly zpravidla během 13. srpna, přičemž některá výše položená povodí kulminovala již o den dříve 12. srpna. Naopak v povodí střední a dolní Lužnice, charakteristické pomalejším postupem povodňových vln v důsledku retenčních vlastností území a účinku rybniční soustavy, byly kulminace dosaženy až 15. a 16. srpna. VD Lipno mělo po naplnění první vlnou již omezený retenční účinek, přesto stačilo snížit kulminační odtok z povodí horní Vltavy nad VD na relativně neškodnou povodeň s dobou opakování 30 roků. Dále po toku však kulminace vlivem extrémních přítoků z Polečnice, Malše a dalších narůstala až na extrémní dobu opakování 400 roků v Českých Budějovicích. Průběh druhé vlny na Lužnici byl ovlivněn několika mimořádnými událostmi. V důsledku protržení boční hráze pískovny u Majdaleny se tok řeky rozdělil na dvě mohutná ramena, z nichž jedno protékalo areálem pískoven a zcela míjelo vodoměrný profil stanice Pilař, která monitoruje přirozený odtok z povodí horní Lužnice nad jejím rozdělením na Novou a Starou řeku. Obě ramena v oblasti Majdaleny měla v kulminaci srovnatelný průtok v součtu dosahující až 1 000-leté povodně. Další mimořádnou událostí bylo protržení boční hráze Nové řeky v jehož důsledku nastal nekontrolovatelný přetok z Nové do Staré řeky. Následně tak došlo k enormnímu zatížení hráze rybníka Rožmberk. Na Rožmberku vznikla kalamitní situace, která musela být řešena přitěžováním vzdušného líce hráze naváženou zeminou a odstřelem česlí bezpečnostního přelivu, který by jinak nestačil převádět přetékající proud. Souběžně přitékající Nežárka dosahovala v kulminaci téměř 100-leté vody, Lužnice proto v celé své partii středního a dolního toku dosahovala 1 000-letých kulminačních průtoků. Výjimku tvoří závěrový měřený profil Lužnice v Bechyni, kde maximální odtok druhé vlny z mezipovodí Klenovice – Bechyně předběhl druhou vlnu na hlavním toku a vytvořil tak podružný vrchol druhé vlny v Bechyni. Hlavní vrchol pak v podstatě jen s mírným zpožděním kopíroval vrchol z Klenovic, což se projevilo zmírněním jeho extremity na dobu opakování „pouhých“ 200 roků. Rovněž kulminační průtoky Otavy dosáhly extrémních hodnot, a to za značného přispění jejích přítoků, zejména Blanice. Ta se ve své horní partii odvodňující podhůří Šumavy 47 přiblížila také hodnotám opakování až 1 000-letým. Na hlavním toku Otavy pak relativní význam kulminačních průtoků narůstal s přibývající plochou povodí od hodnot cca 30-letých v horských polohách až po 400-letou dobu opakování v závěrovém profilu v Písku. Rozložení extremity kulminačních průtoků v říční síti ovlivňovaly dva protichůdné faktory. Obvyklý pokles relativního významu povodňového průtoku s přibývající plochou povodí byl u této povodně v mnoha dílčích povodích překonán časovým souběhem extrémních průtoků na významných přítocích, z nichž jako zásadní lze jmenovat soutoky Vltavy a Malše, Otavy a Blanice, Vltavy a Otavy. Téměř synchronní střet kulminací 400-letých průtoků Vltavy a Otavy a cca 50-letý průtok Lužnice (její vrchol následoval později) vyústily v mohutný kulminační přítok do orlické nádrže, s pravděpodobnou dobou opakování cca 1 000 roků. V obr. 1 na konci textu jsou uvedeny relativní velikosti kulminačních průtoků vyjádřené jejich pravděpodobnou dobou opakování (N-letostí). Veškeré zde uváděné údaje o dobách opakování vycházejí z nového katastru N-letých průtoků z roku 2005, v mnoha případech se proto liší od údajů uvedených v původní zprávě o této povodni z roku 2003. Monitoring Velkým problémem této povodně bylo selhávání monitoringu a přenosu operativních hydrologických informací. Z cca 50 vodoměrných stanic v povodí Vltavy nad VD Orlík bylo tehdy pouze 23 automatizováno, tj. vybaveno tak, aby jejich údaje mohly být v hodinovém kroku k dispozici na pracovišti hydrologické služby ČHMÚ. Automatizace monitoringu byla teprve v počátcích, do provozu byla uváděna první generace těchto přístrojů. Jejich největší slabinou byla závislost na dodávce proudu z elektrické sítě a stejně tak zranitelné byly přenosy dat uskutečňované prostřednictvím pevných telefonních linek. Pro případ selhání techniky bylo spoléháno na činnost dobrovolných pozorovatelů, tradiční hlášení dobrovolníků, o která se operativní hydrologická služba opírala od počátku své historie. Výjimečná extremita srpnové povodně byla však příčinou selhání větší části obou těchto systémů. Automatické přístroje ve vodoměrných stanicích byly vyřazeny z provozu převážně z důvodu přerušení dodávky el. proudu (preventivní odpojení zaplavené kabeláže jejím provozovatelem) a rovněž vyřazení telefonního spojení (odpojení zaplavených telefonních ústředen). Hlášení dobrovolných pozorovatelů rovněž selhávalo, a to z několika důvodů: Tito lidé bydleli ve většině případů u řeky, v době povodně zachraňovali vlastní životy a majetek. Náhradníci (teoreticky) určení obcemi rovněž selhali, neboť obce měly v době povodně většinou jiné priority činností, než odečítání těžko přístupných zaplavených vodočtů. K dovršení všech komplikací bylo ještě před příchodem druhé vlny nutné preventivně evakuovat pracoviště hydrologické služby (pobočky ČHMÚ) situované v ohroženém plochém území jižní části Č. Budějovic. Rovněž sídlo krajského krizového štábu, kde se soustřeďovaly všechny důležité informace, bylo evakuováno z Krajského úřadu do hasičské stanice na návrší nad městem. V nejkritičtější době – 13. srpna, ve dni kulminace druhé povodňové vlny, byl systém operativní hydrologické služby v povodí Vltavy nad VD Orlík v kolapsu. Informovanost dvou službukonajících hydrologů v krizovém štábu tak alespoň v minimální míře zajišťovali z terénu pouze ochotní policisté a pracovníci Povodí Vltavy prostřednictvím mobilních telefonů. Z hlediska funkceschopnosti hydrologického informačního systému byla tedy tato povodeň obrovskou zatěžkávací zkouškou, která odhalila všechny slabiny tehdy používané technologie i organizace operativní služby. Poučení lze v krátkosti shrnout do dvou bodů: 48 1. Protože nelze spoléhat na činnost dobrovolníků, musí těžiště informačního systému spočívat v odolném technologickém vybavení nezávislém na vnějších zdrojích proudu. 2. Pro případ evakuace pracovišt hydrologické služby je nutné technologicky zajistit jejich vzájemnou výpomoc a zastupitelnost. V uplynulých deseti letech se nám tuto přestavbu pozorovací sítě v absolutní většině objektů podařilo uskutečnit. Z 51 vodoměrných stanic spravovaných pobočkou ČHMÚ v Českých Budějovicích je 49 vybaveno automatem nové generace s datovým přenosem. Nezávislost na vnějším zdroji proudu je zajištěna akumulátory, díky úspornější technologii jsou nové automaty schopny minimálně týden fungovat autonomně. Datové přenosy jsou bezdrátové, prostřednictvím mobilních operátorů (GPRS). Systém sběru dat a předpovědní model je možné obsluhovat z různých pracovišť (poboček) ČHMÚ. Tento nový systém se osvědčuje, byl již několikrát prověřen, nejvíce při povodních v roce 2006 a 2009. Důsledky z pohledu režimové hydrologie Výskyt extrémní povodně, kterou lze jako celek v popsaném povodí bez výhrad považovat za největší od počátku instrumentálních pozorování, má pochopitelný dopad na dosud používaná statistická vyhodnocení maximálních průtoků vyjádřená pravděpodobnou dobou jejich opakování. Neměli bychom však přijímat zjednodušený úhel pohledu, jakým je nové zpracování N-letých průtoků často vnímáno i odbornou veřejností a který spočívá v primitivním vzorci: Výskyt nového extrému rovná se automaticky nové zpracování statistiky. Tím bychom poněkud degradovali význam matematické statistiky poskytující nezanedbaelné možnosti extrapolace výsledků. Průtokové vyhodnocení a jeho další zpracování obecně je složitou komplexní úlohou, která začíná mnohdy obtížným zjištováním, jaké množství vody vlastně pozorovaným profilem ve skutečnosti protéká, pokračuje bilancováním a korekcemi zjištěných hodnot, jejich ukládáním a časovým zpracováním, jejich zpracováním a korekcemi v prostoru (říční síti měřených i neměřených profilů) a teprve na konci celého procesu je možno očekávat přijatelný výsledek statistického zpracování vyjádřený např. pomocí obvykle používaných kvantilů a jejich extrapolovaných hodnot. Pokusím se proto shrnout několik hlavních aspektů, které po roce 2002 vedly k nutnosti přepracovat katastr vodnosti v části N-letých průtoků. Jak je poznamenáno výše, klíčovým prvkem v procesu vyhodnocování průtoků je stanovení závislosti mezi pozorovanou výškou hladiny v řece a odpovídajícím průtočným množstvím, která je vyjádřena měrnou křivkou průtoku. Její konstrukce a korekce je evrgrýnem hydrologické praxe. Obzvláště v pásmu vybřežených povodňových průtoků se často jedná o teoretické extrapolace bez možnosti ověření přímým hydrologickým měřením. Výskyt každé větší povodně je pak zdrojem možností provést přímá měření průtoku a následně tak potvrdit či korigovat průběh extrapolovaných částí měrných křivek. Extrémní povodeň v srpnu 2002 přinesla kromě jiného i množství nových měření průtoku ve výjimečných podmínkách, mnohdy absolutně nejvyšší za celou dobu pozorování. Vedle tradičních hydrometrických měření bylo na většině profilů souběžně provedeno vyhodnocení kulminačních průtoků matematickými modely proudění, což je v hydrologické praxi nový nástroj, v masovém měřítku použitý poprvé právě u povodně ze srpna 2002. Vznikl tak obsáhlý soubor nových informací o průtočnosti sledovaných profilů v podmínkách rekordně mohutné povodně. To mělo pochopitelně značný dopad na extrapolované části měrných křivek používané před touto povodní. Aplikace nových poznatků byla v řadě případů uplatněna i na některé významné kulminace povodní v minulosti a vedla k jejich korekcím. 49 Jaký byl tedy přímý vliv výskytu srpnové povodně na charakteristiky časových řad maximálních průtoků? Odpověď se dá rozdělit do čtyřech aspektů: 1. Obohacení řad o nový absolutní extrém. Pouze 12 ze 46 hodnocených vodoměrných stanic v popisovaném regionu má v historii zaznamenán vyšší kulminační průtok než kulminaci v srpnu 2002. Znamená to, že téměř tři čtvrtiny těchto pozorovaných řad průtokových maxim získaly srpnovou povodní absolutně nejvyšší extrém. 2. Změny v časových řadách způsobené korekcí některých členů řady na základě oprav měrných křivek, tyto korekce byly obousměrné (zvýšení i snížení hodnot). 3. Prodloužení časových řad od doby posledního zpracování. Předchozí katastr vodnosti v části N-letých průtoků vycházel z časových řad končících rokem 1980. 4. Odlišný charakter doplněného úseku časových řad za období 1981 – 2003. Doplněné úseky obsahují řady bezvýznamných povodní poslední čtvrtiny 20. století, ale současně i výjimečný extrém ze srpna 2002. To se promítlo do změn statistických charakteristik nových (prodloužených) řad, poklesly jejich průměrné hodnoty, ale vzrostly koeficienty variace i asymetrie. Do určité míry tak nové zpracování lépe vystihuje současnou fázi oscilace klimatu, charakteristickou častějším výskytem a střídáním extrémů. Bez velké nadsázky to lze chápat jako určitý bonus pro vodohospodářskou praxi z hlediska predikce a uplatnění nových návrhových průtoků v současných podmínkách. Porovnání s historickými povodněmi instrumentálního období na Vltavě v Českých Budějovicích Vzájemné porovnávání velkých historických povodní není jednoduchou záležitostí, neboť se musí potýkat s velkou různorodostí podkladových studijních materiálů, pokud jsou nějaké použitelné vůbec k dispozici. Ale i pokud máme k dispozici věrohodné údaje z období již instrumentálního měření, narazíme zpravidla na řadu potíží spočívajících v nehomogenitě vnějších podmínek i ve způsobu pozorování samotného. Problém lze ilustrovat na příkladu Českých Budějovic, přičemž některé jeho aspekty mají i obecnější platnost. Systematické pozorování vodního stavu a později i průtoku na Vltavě v Českých Budějovicích se datuje od 1. března 1859. Jedná se tedy již o více než 150-letou řadu pozorování, která patří k nejdelším v České republice. V průběhu tohoto období postihla krajské město řada povodní, v níž na prvním místě figuruje „jubilující“ povodeň ze srpna 2002, ale další dvě pozice v pořadí obsazují dvě významné povodně ze sklonku 19. století, které zaplavily město relativně krátce po sobě v letech 1888 a 1890. Není bez zajímavosti, že obě ve městě kulminovaly ve stejném datu 3. září. České Budějovice leží na soutoku Vltavy a Malše, obě řeky představují pro město významné povodňové ohrožení, zejména při časovém střetu vrcholových průtoků. Na Vltavě pod soutokem je povodeň z roku 1890 svým kulminačním průtokem druhá v pořadí za povodní z roku 2002, zatímco na Malši toto druhé místo patří povodni z roku 1888 (obr. 2). Všechny tři tyto povodně svými rozlivy zasáhly velkou část města, každá poněkud jiným způsobem, ale z hlediska výšky záplavy nelze říci, že by srpnová povodeň 2002 své dvě předchůdkyně nějak výrazně převyšovala. Srovnání výšky hladiny přímo v Č. Budějovicích (na rozdíl od sevřeného profilu Malše u rechlí) je komplikováno neexistencí historických značek velkých vod, ve městě se dochovaly pouze dvě blízko historického centra, obě z povodně 1888. Pokusíme-li se o srovnání na současném vodočtu, musíme historické údaje rekonstruovat, protože vodočty se v průběhu 150 roků pozorování několikrát stěhovaly a měnilo se i výškové umístění jejich nul. Dalším zdrojem údajů byly povodňové značky na železničním mostě u Voříškova Dvora, který však v srpnu 2002 již neexistoval (odstraněn v roce 1968) a na Dlouhém mostě, který byl 50 několikrát přestavěn a značky se nedochovaly. Při nespolehlivém teoretickém přenosu údajů historických značek z mostů na současný vodočet vychází stav obou povodní 1888 i 1890 ve stejné úrovni cca 25 cm pod kulminačním stavem ze srpna 2002. Pokud však použijeme údaj z jiného dnes již neexistujícího vodočtu, vychází povodeň z roku 1890 srovnatelně s povodní 2002, a povodeň 1888 zhruba o 15 cm níže. Nabízí se tedy otázka, jak může být povodeň 2002 na Vltavě v Českých Budějovicích průtokově o tolik vyšší než její dvě zmíněné předchůdkyně? Odpověď zahrnuje tři významné okolnosti, které odlišují současný stav od stavu poslední čtvrtiny 19. století: „Století páry“ bylo charakteristické výrazným rozmachem liniových železničních staveb. V jeho druhé polovině byl zahájen provoz na trati jihozápadní dráhy z Ćeských Budějovic do Plzně. Nově vybudovaný železniční násep tvořil pod Budějovicemi překážku rozlitému říčnímu proudu Vltavy. Tehdy stojící železniční most byl poddimenzován z hlediska průtočnosti mostních otvorů a obě povodně v roce 1888 i 1890 násep a most pobořily. Teprve poté byly vybudovány další dva inundační mosty, které odtokové poměry v rozlivu měly zlepšit. V 19. století se běžně stavební dříví dopravovalo po řekách plavením. V Budějovicích byl na břehu Malše velký buquojský sklad dřeva, který velké povodně pravidelně vyplavovaly a unášené klády a polena pak zatarasením v mostních otvorech způsobovaly další vzdutí hladiny. Třetí a patrně nejdůležitější okolností byly rozsáhlé úpravy říčního koryta Vltavy včetně kompletní přestavby soutoku s Malší provedené ve 20. a 30. letech 20. století. Úprava byla dimenzována na tehdejší stoletou vodu odpovídající kulminačnímu průtoku povodně z roku 1890 a skutečně významně zvýšila průtočnou kapacitu vltavského koryta. Z výše uvedených okolností vyplývá, že podmínky průtočnosti říční trasy Vltavy v intravilánu města jsou v současné době podstatně příznivější, než tomu bylo na sklonku 19. století. Pokud by zůstaly nezměněny, byly by České Budějovice v srpnu 2002 postiženy významně vyšší měrou. Literatura Monografie [1] Kolektiv autorů ČHMÚ, VÚV a ÚFA, 2003. Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 – 1. a 2. etapa projektu. Praha: VÚV T.G.M. [2] Kolektiv autorů, 1998. Encyklopedie Českých Budějovic, vydalo Město České Budějovice, ISBN 80–238–3392–8 Seriálová publikace – časopis [3] POLCAR, P., 2002. Zranitelnost informačních technologií při povodni. Vodní hospodářství, roč. 52, č. 9, s. 263–266. ISSN 1211–0760 Interní podklady ČHMÚ [4] VAVRUŠKA, F. – KŘIVANCOVÁ, S. – LETT, P., 2003. Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 – interní podklady pobočky ČHMÚ Č. Budějovice [5] POLCAR, P., 1999. Rekonstrukce průtokových poměrů profilu limnigrafu u Voříškova Dvora na Vltavě v Č. Budějovicích – interní dokument pobočky ČHMÚ Č. Budějovice [6] POLCAR, P., 2005. Ohlédnutí za historií vztahu stav-průtok v profilu lmg. stanice v Č. Budějovicích – interní dokument pobočky ČHMÚ Č. Budějovice 51 Kontakty na autora Ing. Pavel Polcar, ČHMÚ – pobočka Č. Budějovice, Antala Staška 32, 370 07 České Budějovice, e-mail: [email protected] Obr. 1 Vývoj relativní velikosti kulminačních průtoků hlavních přítoků do VD Orlík Obr. 2 Porovnání kulminací velkých povodní na řece Malši v objektu rechlí u obce Plav 52 VLIV ZMĚN V KRAJINĚ NA PRŮBĚH A NÁSLEDKY POVODNĚ 2002 J ak ub L AN GH A MM ER Abstrakt Příspěvek se zabývá vlivem antropogenních zásahů do využívání krajiny a úprav vodních toků na extremitu průběhu a následků povodní na příkladu ničivé povodně v srpnu 2002. Změny ve využití území, stejně jako úpravy údolní nivy nebo koryt toků představují důležitý prvek zranitelnosti v systému povodňového rizika, kde mají význam jak z hlediska bezprostředního ovlivnění průběhu povodně, tak z hlediska využití přirozeného retenčního a transformačního potenciálu krajiny. Výsledky interdisciplinárního výzkumu v povodích, zasažených povodní v srpnu 2002 ukázaly, že změny využití území i antropogenní úpravy údolní nivy a koryt toků mohou významně ovlivňovat průběh a následky povodně v lokálním měřítku i v měřítku povodí jako celku. Mezi úpravy, které nejvýrazněji ovlivňují průchod povodňové vlny a výskyt povodňových následků patří změny vedení trasy koryta, úpravy podélného profilu toku, změny příčných profilů a změny v charakteru využití území údolní nivy a příbřežní zóny a překážky proudění. Vlivu těchto úprav na celkovou extremitu povodňové události a jejích následků je však omezený a nepředstavuje zásadní složku povodňového rizika. Jednotlivé typy úprav navíc mají odlišný účinek při rozdílné extremitě a průběhu povodně i v různém prostředí. Metody terénního mapování, geoinformatické analýzy a matematického modelování umožnily identifikovat kritické prvky říční sítě, kde antropogenní zásahy mohou způsobit výrazný nárůst povodňových škod a zároveň kde je možné využít přirozeného potenciálu krajiny k tlumení jejího průběhu. Úvod V souvislosti s mimořádně ničivými záplavami v letech 1997 na Moravě a 2002 v Čechách byla v uplynulé dekádě často diskutována otázka, do jaké míry byly ničivý průběh a následky těchto povodní ovlivněny antropogenními zásahy do přírodního prostředí a krajiny, zda se takové události mohou opakovat a pokud ano tak v jakém rozsahu a prostoru a především zda je možné se před nimi efektivně chránit. Naléhavost těchto otázek navíc zesiluje fakt, že klimatické změny, na jejichž počátku v současné době pravděpodobně stojíme, by se v našich zeměpisných šířkách měly podle většiny scénářů projevit právě vyšší extremitou klimatu, tj. i častějším výskytem povodňových situací. Série ničivých povodní z regionálních dešťů v letech 1997 a 2002, z tání sněhu na jaře 2006 i z přívalových dešťů v letech 2009 a 2010 poskytla hydrologům, fyzickým geografům a krajinným ekologům mimořádně cenný materiál a přispěly ke vzniku řady výzkumných studií, které posunuly stav poznání v této oblasti (Hladný a kol., 1998, ČHMÚ, 2003, VÚV, 2003, Langhammer (ed.) 2007, VÚV, 2006 aj.). Pro analýzu povodně 2002 byly k dispozici jak moderní analytické a simulační nástroje, tak nové typy přesných datových podkladů, umožňující kvantifikaci jednotlivých aspektů krajinných změn v systému povodňového rizika aspektů povodňového rizika. Jde zejména o využití moderních technologií pro snímání a záznam dat – od dálkového průzkumu Země po přesný monitoring srážko-odtokového proces stejně jako aplikace pokročilých nástrojů geoinformační analýzy, geostatistiky a numerického modelování. Příspěvek diskutuje podstatné poznatky, dosažené v rámci výzkumů vlivu antropogenních změn v krajině na povodňové riziko na příkladu povodí, výrazně zasažených povodní 2002 s obecným vývojem v oblasti hydrologického výzkumu a vodohospodářského managementu. 53 Metodická východiska Zkušenosti s extrémními povodněmi, které ve vyspělé společnosti působí rozsáhlé ekonomické škody (MunichRe 2012) vedou ke hledání efektivních cest ochrany před povodněmi, které by při očekávaných klimatických změnách měly udržitelný charakter a umožnily lépe využít potenciál krajiny. Místo tradičního přístupu, založeného na ochraně lidí, sídel a infrastruktury před povodněmi se začínají prosazovat komplexní přístupy, které charakterizují východiska „dát vodě prostor“ (Yin & Li, 2001) nebo „naučit se žít s povodněmi“ (Hladný 2008, Janský 2003). Možnosti využití přirozeného retenčního a transformačního potenciálu krajiny je přitom výrazně odlišné na různých prostorových úrovních – v ploše povodí, prostoru údolní nivy nebo korytech vodních toků, zároveň i vzhledem k extremitě povodňové události. Vliv změn v krajině na formování odtoku při povodni Změny ve využití krajiny struktuře krajinného významně ovlivňují odtokový proces v jeho různých fázích a mohou ovlivňovat i průběh extrémních událostí (Langhammer a Vilimek 2007). Z hlediska vlivu na odtokový proces hraje důležitou roli zejména vlastní funkční využití území, charakter, intenzita a dynamika změn ve využití území a prostorová struktura krajinného krytu, stejně jako fyzickogeografické charakteristiky území, prostorové měřítko hodnocení a extremita dané srážkoodtokové události (Naef et al. 2002). Nejvýznamnější faktory, ovlivňující odtokový proces z pohledu krajinných změn, představuje intenzivní zemědělství, urbanizace a industrializace, odlesnění krajiny a změny ve struktuře a kvalitě krajinných prvků. Přeměna přirozených krajinných prvků na intenzivně obhospodařované plochy se projevuje především ztrátou retenční kapacity půdy a ovlivněním podmínek pro formování povrchového odtoku. Rozdíly mezi retenční kapacitou zemědělské půdy a půdy lesní či přirozených luk jsou řádové a při povodni mají vliv na změnu schopnosti krajiny transformovat odtokovou vlnu (Jeníček 2006, Naef et al. 2002). Změny ve struktuře krajinného krytu ovlivňují zejména rychlost a časování povrchového odtoku v krajině (Niehoff et al. 2002). To souvisí zejména s plošným odvodněním území, které zejména v podobě otevřených drenážních systémů má dopad na urychlení odtoku z krajiny, nedostatečné využití retenční kapacity půdy a změny časování odtokových vln. Vliv úprav údolní nivy na proudění při povodni Údolní niva představuje nejnižší část údolního dna, ve které dochází k rozlivu vody z koryta řeky při povodni a jedná se o klíčový prostor, kde dochází k přirozené transformaci povodňové vlny. Stav a charakter využití údolní nivy je proto rozhodující pro využití přirozeného potenciálu přírodního prostředí k tlumení průběhu a následků povodní. Přirozené krajinné prvky, zejména louky, pastviny a v menší míře i lesní porosty mají schopnost účinně zdržet vodu v prostoru údolní nivy a transformovat tak povodňovou vlnu, tj. rozložit ji do delšího časového úseku a snížit kulminační hodnotu vodního stavu i průtoku. V případě nevhodného využití transformační a retenční schopnost nivy prudce klesá, navíc v případě orné půdy může být niva významným zdrojem materiálu pro intenzivní erozi a následný transport materiálu (Konvička, Kolejka 2002). Intenzivní využití území údolní nivy v kulturní krajině navíc vyvolává silný tlak na úpravy trasy toku, které se projevují zpravidla napřimováním koryt toků a celkovým zkracováním délky říční sítě. Vodní toky byly v minulosti napřimovány zejména kvůli využití toků pro dopravu materiálu, odvodnění zemědělských ploch, ochrany měst a obcí před povodněmi či urbanizaci a industrializaci krajiny (Langhammer a Matoušková, 2008). 54 Zkrácením délky toku dochází k podstatnému snížení objemu říční sítě a tím ke zvětšení podílu odtokové vlny, který je třeba uskladnit mimo vlastní koryto (Maidment 1993, Hladný 2008). Zkrácení toku vede dále ke zrychlení postupu povodňové vlny údolní nivou, což snižuje možnosti využití jejího retenčního potenciálu pro transformaci povodně. Zvýšení rychlosti povodňové vlny s sebou nese zvýšení její strmosti a dosažení vyšších hodnot vodních stavů při kulminaci. Zrychlení postupu povodňové vlny údolní nivou navíc zkracuje významně čas, potřebný pro přípravu protipovodňových opatření, evakuaci obyvatel a zajištění majetku proti škodám. Obr. 1. Těleso komunikace a most na dolní Blanici, protínající údolní nivu jako překážka proudění s následnou destrukcí a vznikem rozsáhlých škod. Foto J. Langhammer, 2002 Vliv úprav koryt toků na dynamiku proudění a fluviální procesy Úpravy toků byly historicky budovány nejčastěji za účelem protipovodňové ochrany, transportu nebo zintenzivnění zemědělské výroby (Langhammer, Matoušková 2008). Antropogenní úpravy říční sítě a vlastních koryt toků mají při povodni zásadní vliv na rozsah a charakter následků povodní v lokálním měřítku (Langhammer 2010), jednotlivé typy úprav přitom mají odlišný vliv na dynamiku proudění a fluviálně morfologických procesů i na vznik povodňových škod. Zpevnění břehů a dna vede ke snížení hydraulické drsnosti koryta v jeho příčném profilu a ke zvýšení rychlosti proudění vody v toku. Tato úprava zpravidla provází zkapacitnění koryta toku, napřímení zákrutů a úpravy v podélném profilu – stupně a jezy. Ve zkapacitněních korytech má zpevnění břehů a dna vliv na průběh povodní s úrovní extremity, nepřekračující návrhovou kapacitu úpravy. Zpevnění břehů a dna se projevuje nárůstem strmosti povodňové vlny, dosažení vyšších hodnot vodních stavů při kulminaci a zvýšení její destruktivní síly spojené s nárůstem erozní činnosti. Pro vznik a rozsah škod při povodni mají zásadní význam překážky proudění. Jde o nesprávně umístěné a chybně dimenzované objekty v údolní nivě jako mosty, tělesa dopravních komunikací, regulační struktury na toku či nevhodně umístěné budovy. Při extrémních povodních jsou často příčinou intenzivních destrukčních, erozních nebo akumulačních projevů povodně, akcelerují erozně-akumulační činnost nebo vychylují směr proudění (Kalvoda, Vilímek 1998; Langhammer, Vilímek 2008). 55 Vliv změn v krajině na průběh a následky povodně 2002 Povodeň ze srpna 2002 představuje mimořádnou příležitost pro studium vlivu změn ve využití krajiny na průběh a následky povodní. Otázky vlivu jednotlivých typů zásahů do krajiny – změn v ploše povodí, úprav údolní nivy a úprav koryt toků byly studovány na příkladu povodí, kde povodeň v srpnu 2002 dosahovala mimořádné úrovně extremity – v povodí jihočeské Blanice. Povodí Blanice představuje území, jehož pramennou oblast zasáhly obě vlny příčinných srážek, které vyvolaly povodeň v srpnu 2002. Jde zároveň o území, které je díky své poloze na hraně šumavského svahu poměrně často vystaveno povodňovému ohrožení. Jde zároveň o oblast, kde můžeme pozorovat celou škálu výrazných antropogenních zásahů do krajiny, a to včetně pramenné oblasti. Analýza historických mapových podkladů prokázala mimořádně intenzivní napřímení toku Blanice v posledních 150 letech, kdy na úseku mezi Bavorovem a soutokem s Otavou došlo ke zkrácení až o 38 % původní délky (Langhammer 2008). Historická úprava toku má komplexní charakter, kdy napřímené koryto na dolním toku doprovázejí povodňové hráze, které brání využití přirozeného retenčního a transformačního potenciálu ploché a široké údolní nivy, která je převážně zemědělsky využitá. Údolní nivy dále protíná množství komunikačních linií, jejichž tělesa působí jako hráze, působící na vytváření dočasných zdržení vody s destrukčními účinky (Langhammer a Vilímek 2007). V rámci několika navazujících výzkumných projektů byly na povodí Blanice soustředěny výzkumné aktivity, které měly za cíl kvantifikovat účinek jednotlivých úprav krajiny na extremitu povodně a na povodňové riziko. Pomocí geoinformační analýzy a matematického modelování byl ověřován vliv změn landuse na tvorbu odtoku, v rámci údolní nivy byl simulován vliv úprav koryta a nivy na dynamiku proudění, na základě geostatistické analýzy byly identifikovány kauzální vazby mezi úpravami koryta a výskytem erozních a akumulačních projevů povodně. Pro ověření vlivu změn landuse na tvorbu odtoku při různé úrovni extremity srážek byl využit hydrologický model HEC-RAS (Jeníček 2006). Testován byl soubor různých scénářů, kombinující řadu variant využití území a extremity návrhové srážky – vedle aktuálního stavu využití území byly simulovány scénáře, zahrnující historický stav využití území v různých časových horizontech. Scénáře srážek vycházely z různé úrovně extremity srážek, odpovídající 10, 20, 50 a 100 leté srážce a zároveň scénáře, odrážející reálné povodňové události včetně povodně v srpnu 2002. Simulace vlivu probíhajících změn využití území i teoretických scénářů vývoje ukázaly, že i poměrně výrazné omezení rozlohy orné půdy, ke kterým došlo od roku 1990, má pouze dílčí vliv na pokles hodnot kulminace průtoku při povodních, který se pohybuje okolo 5 %. Model potvrdil klesající vliv charakteru land-use na transformaci odtoku spolu s rostoucí extremitou události. Nejvyšší rozdíly jsou patrné u událostí, vyvolaných 10-ti, resp. 20-ti letou srážkou. Paralelně s analýzou na povodí Blanice byla tato variantní scénářová simulace provedena i na povodí horní Lužnice. Povodí horní Lužnice bylo vybráno jako srovnávací povodí s ohledem na intenzitu zasažení srážkami při povodni v srpnu 2002 i vzhledem k diametrálně odlišné intenzitě antropogenních zásahů do krajiny. Zde byly vedle výše uvedených scénárů navíc simulovány jako referenční extrémní varianty i hypotetické scénáře, uvažující extenzivní zatravnění či zalesnění zemědělských ploch (Váňová a Langhammer 2011). Výsledky simulace potvrdily, že ani při nereálných scénářích maximalizovaného rozsahu přírod blízkých krajinných struktur je úroveň ovlivnění průběhu povodně při extrémních událostech minimální. 56 Obr. 2 Povodí horní Lužnice – simulace odtokové odezvy při rozdílné úrovni extremity a odlišných scénářích změn landuse a. Q2002, b) Q100, c) Q20, d) Q10 Analýza vlivu úprav koryta toku a změn údolní nivy byla provedena pomocí hydrodynamického modelu HEC-RAS (Langhammer a Sitař 2008). Na úseku dolního toku Blanice od Protivína po ústí byl studován efekt jednotlivých typů úprav koryta toku a nivy pro různé úrovně extremity povodně. Byly testovány varianty odstranění nebo úprav překážek proudění v nivě, efekt napřímení toku i efekt odstranění povodňových valů v údolní nivě. Vliv jednotlivých typů úprav na odtok byl testován při rozdílné úrovni extremity povodně, odpovídající úrovni 10, 20, 50 a 100 letého průtoku a průtoku, odpovídajícího povodni 2002. Simulace prokazují, že pro úroveň extremity odpovídající povodni v srpnu 2002 je vliv antropogenních úprav koryta Blanice na celkový průběh povodně zanedbatelný. Je to dáno především tím, že odtok během povodně probíhal v celém profilu údolní nivy. Vyšší vliv jednotlivých úprav je patrný při nižších úrovních extremity. Nejvýznamnější posun je pozorován u varianty modelu bez mostů a náspů komunikací. Obr. 3 Povodí Blanice – simulace odtokové odezvy při rozdílné úrovni extremity 57 Provedené simulace zároveň ukázaly na limity stávajících metod posuzování povodňového rizika čistě hydrologickými modely. Výsledky hydrodynamických simulací totiž neuvažují povodňového riziko v celkovém kontextu a mohou zkreslit interpretaci výsledků. Příkladem je hodnocení vlivu liniových staveb, protínajících údolní nivu – z hydrologického hlediska zpomalují postup povodně a působí zdánlivě pozitivně na transformaci odtoku. Ve skutečnosti jde o vysoce rizikové objekty, kde dochází k extrémním projevům eroze a destrukce, které však hydraulický model nepostihne. Zde se ukázala nezbytnost zmapování a analýzy vazeb mezi úpravami toků a fluviálně morfologickými procesy a následná identifikace rizikových úprav a úseků toků. Vazby mezi výskytem erozních a akumulačních následků povodně a úpravami toku byly analyzovány pomocí geoinformačních a geostatistických metod (Langhammer 2009, 2010). Základ pro hodnocení představuje terénní mapování stavu upravenosti toků a nivy a následků povodní, pro které byla vyvinuta metodika HEM-F, vycházející z metodiky hydromorfologického monitoringu HEM. Pomocí geoinformační analýzy v prostředí GIS byly identifikovány a lokalizovány typy kritické úpravy toků, které jsou kritické pro vznik extrémních projevů eroze, akumulace a destrukce. Pomocí shlukové analýzy byly detekovány vazby mezi výskytem jednotlivých projevů povodně a ovlivňujícími faktory, pomocí metody regresních stromů (Langhammer 2010) pak byly detekovány konkrétní podmínky a prahové hodnoty, které vedou ke vzniku erozních, akumulačních a destrukčních projevů povodně. Obr. 4 Povodí Blanice – vazby mezi výskytem erozních a akumulačních projevů povodně 2002 a potenciálně ovlivňujícími faktory. Data: Mapování PřF UK Diskuse a závěry Výsledky výzkumu i praktické zkušenosti z povodně v srpnu 2002 i dalších extrémních povodní v uplynulých dvou dekádách potvrzují, že historické změny ve struktuře využití krajiny, zkrácení vodních toků či míra současné upravenosti jejich koryt mohou mít podstatný vliv na růst rizika při povodňových událostech. Jednotlivé projevy změn v krajině se však 58 výrazně liší svým účinkem při různé úrovni extremity povodně, navíc jednotlivé faktory působí odlišně na různé prostorové úrovni hodnocení. Výsledky simulací matematickými modely, realizované na tocích v jádrové oblasti extrémní povodně v srpnu 2002 prokázaly, že faktory upravenosti koryta toku, zásahů do geometrie říční sítě či systematické drenáže zemědělské krajiny mají na následky povodně pouze omezený vliv. Tento vliv navíc klesá s rostoucí dobou opakování povodně, přičemž jako kritický bod, za kterým je vliv těchto faktorů minimální, je možno vidět dobu opakování povodně 5-10 let. Na extremitu povodně v srpnu 2002 i na rozsah povodňových škod proto tyto faktory měly vliv pouze okrajový a nelze je tak pokládat za rozhodující příčinu mimořádně ničivého průběhu a následků této události. Výsledky analýz a simulací, provedených na povodí Blanice a dalších povodích, zasažených povodní v srpnu 2002 zároveň ukázaly na měnící se význam různých typů změn v krajině a úprav toků vzhledem k rozdílné extremitě povodňové události. Faktory, jejichž význam klesá s extremitou povodně představují zejména úpravy trasy toku, stejně jako úpravy dna, břehů a příbřežní zóny. Ovlivnění průběhu povodně těmito ukazateli je nejvyšší u malých až středních povodní, případně u povodní z přívalových srážek. Naproti tomu u povodní s vysokou dobou opakování, zapříčiněnými regionálními dešti nebo táním sněhu je vliv těchto činitelů marginální. Naproti tomu úpravy podélného profilu, tj. jezy a stupně v korytě a zejména výskyt potenciálních překážek proudění v toku představují typ úprav, jejichž význam roste s extremitou povodně. Výsledky terénního mapování následků povodně 2002 ukázaly, že jezy a stupně v korytě toku představují zpravidla ohniska zvýšené intenzity erozní a akumulační činnosti toku při povodni. Faktor, který se ukázal jako významný pro rozsah i charakter následků povodně 2002 je naopak intenzita využití údolní nivy. Stavby, představující potenciální překážky proudění při povodni jako např. náspy komunikací protínající údolní nivu, nedostatečně dimenzované mosty a propustky výrazně přispěly k akceleraci povodňových škod. Z hlediska povodňových škod mají mimořádný význam zejména překážky proudění, tj. nevhodně umístěné či nedostatečně dimenzované objekty v údolní nivě a v korytě toku. Jako výrazně negativní se potvrdil i vliv intenzivního zemědělského využití údolní nivy, které díky nadbytečné ochraně nivy před rozlivem brání účinnější transformaci povodňové vlny. Při zapojení údolní nivy do odtoku při extrémních povodních navíc proudění ovlivňují i objekty, které jsou jinak mimo záplavovou oblast a které mohou významně zhoršit průběh povodně. Jde zejména o nedostatečně dimenzované mosty a propustky, budovy v údolní nivě a o tělesa železnic a silnic, vedoucí napříč údolní nivou. Analýza povodně v srpnu 2002 ukázala na potenciál, který krajina nabízí pro přirozené tlumení hydrologických extrémů v podobě účinnější retence a transformace odtoku při povodni. Díky využití přesných datových zdrojů a současných technologií analýzy dat bylo možné vyvrátit nereálné představy o zásadním vlivu stavu krajiny na mimořádném rozsahu této povodně. Přesná kvantifikace vlivu jednotlivých faktorů krajinných změn na odtok při povodni však nabízí poznatky pro jejich využití při plánování protipovodňové ochrany. Literatura [1] BIČÍK, I., LANGHAMMER, J., ŠTYCH, P., & KUPKOVÁ, L. (2008). Long-Term LandUse Changes in Czechia as a Flood Risk Influencing Factor. Acta Universitatis Carolinae - Geographica, 45(1-2), 29-52. 59 [2] HLADNÝ, J. (2007). Fakta a mýty o povodních. In J. Langhammer (Ed.), Povodně a změny v krajině (pp. 41-50). Praha: MŽP a PřF UK. [3] HLADNÝ, J., BLAŽEK, V., DVOŘÁK, V., & Kubát, J. (1998). Vyhodnocení povodnové situace v cervenci 1997. Souhrnná zpráva projektu. Prague: Ministerstvo životního prostredí CR, Praha. [4] JANSKÝ, B. (2003). Water Retention in River Basins. Acta Universitatis Carolinae Geographica, 38(2), 173-184. [5] JENÍČEK, M. (2006). Rainfall-runoff modelling in small and middle-large catchments an overview. Geografie - Sborník ČGS, 111(3), 305-313. [6] KALVODA, J., & VILÍMEK, V. (1998). Metodika hodnocení geomorfologických změn v údolích po extrémních srážkách a povodni na Moravě v roce 1997. Praha: PřF UK. [7] KLIMENT, Z., & MATOUŠKOVÁ, M. (2006). Changes of runoff regime according to human impact on the landscape. Geografie - Sborník ČGS, 111(3), 292-304. [8] KONVIČKA, M., & KOLEJKA, J. (2002). Město a povodeň. Strategie rozvoje měst po povodních (p. 219). ERA Group. [9] LANGHAMMER, J. (2008). Identification of Floodplain Elements suitable for use in integrated flood protection using hydromorphological mapping. Moravian Geographical Reports, 16(2), 36-46. [10] LANGHAMMER, J. (2010). Analysis of the relationship between the stream regulations and the geomorphologic effects of floods. Natural Hazards, 54(1), 121-139. [11] LANGHAMMER, J., & MATOUŠKOVÁ, M. (2006). Mapping and analysis of river network modification as a factor of flood risk in the Blanice river basin. Geografie Sborník ČGS, 111(3), 274-291. [12] LANGHAMMER, J., & SITAŘ, J. (2008). Modelling the impact of anthropogenic modifications to river channels on the course of extreme floods. Case study: August 2002 flood, Blanice River basin, Czechia. Geografie - Sborník ČGS, 113(3), 237-252. [13] LANGHAMMER, J., & VILIMEK, V. (2007). Landscape changes as a factor affecting the course and consequences of extreme floods in the Otava river basin, Czech Republic. Environmental Monitoring and Assessment, 144(1-3), 53-66. [14] MAIDMENT, D. R. (1993). Handbook of Hydrology (p. 1424). New York: McGrawHill. [15] MUNICH RE. (2012). Natural catastrophes in 2011. Topics Geo, 62 pp. [16] NAEF, F., SCHERRER, S., & WEILER, M. (2002). A process based assessment of the potential to reduce flood runoff by land use change. Journal of Hydrology, 267(1-2), 74-79. [17] UNEP. (2005). Global environment outlook, 3. Geneva: UNEP. Retrieved from http://www.unep.org/GEO/geo3/ [18] VÁŇOVÁ, V., & LANGHAMMER, J. (2011). Modelling the impact of land cover changes on flood mitigation in the upper lužnice basin. Journal of Hydrology and Hydromechanics, 59(4), 262-274. Kontakty na autora doc. RNDr. Jakub Langhammer, Ph.D., Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta, Albertov 6, Praha 2, 128 43, e-mail: [email protected] 60 VLIV PŮDNÍ VODY NA FORMOVÁNÍ POVODNĚ V SRPNU 2002 Miroslav TESAŘ 1 , M ilos la v ŠÍR 2 Abstrakt Příspěvek se zabývá vyhodnocením dlouhodobého měření dynamiky půdní vody v horských povodích na Šumavě (Doupě, Kout) a v Krkonoších (Modrý potok). Tenzometrickým měřením bylo zjištěno, že na průběh povodňové vlny v srpnu 2002 měla retence vody v půdě jen zanedbatelný vliv. Analýza ukázala, že retenční kapacita horských půd (asi 60 až 90 mm) je příliš malá ve srovnání s úhrnem katastrofálních srážek (až 450 mm za 10 dní). Závěry byly ověřeny v povodích pokrytých různým vegetačním krytem (kleč, dospělý smrkový porost, mrtvý les s bylinným podrostem), avšak s podobnou stavbou geologického podloží (krystalinikum) a typickým půdním pokryvem hor (cambisol, podzol, leptosol). Úvod V Evropě i v ČR dochází k nevýraznému zvětšení četnosti hydrologických extrémů, také letních veder a následných extrémních dešťů [7]. Častou příčinou extrémních letních dešťů jsou cyklony středomořského původu [1, 5, 6]. Orografické zesílení při přechodu cyklony přes hraniční hory způsobuje, že v horských oblastech ČR úhrn těchto dešťů výrazně překračuje obvyklou maximální retenční kapacitu horských půd 60 až 90 mm. To je důvod, proč dochází k povodním. Navíc tyto deště svou intenzitou výrazně převyšují vsakovací schopnost půdy, takže se při nich tvoří povrchový odtok. Jeho důsledkem je rychlý vzestup odtoku z povodí a vznik nebezpečné povodňové vlny. V článku analyzujeme vliv půdy na tvorbu odtoku z extrémních letních dešťů v srpnu roku 2002. Deště, způsobené dvěma cyklonami středomořského původu (6.–7. 8, 11.–12. 8.), zasáhly území od Šumavy po Krkonoše [9]. Srážková výška v povodí Vltavy (až 450 mm za 10 dní) podstatně přesáhla obvyklou retenční kapacitu horských povodí (60–90 mm), proto došlo ke vzniku katastrofální povodně na velké části Čech [2]. Na dešti zasaženém území leží malá experimentální povodí (Šumava – Doupě, Kout, Krkonoše – Modrý Důl), kde jsou dlouhodobě monitorovány meteorologické veličiny a tenzometrické tlaky půdní vody, což umožňuje vyhodnotit retenci vody v půdě ve vazbě na chod srážek [8, 10, 11]. Experimentální povodí Dvojice malých experimentálních povodí Kout (plocha povodí 0,10 km2, 1216–1270 m n. m., průměrná roční teplota vzduchu 4,1 °C, průměrný roční srážkový úhrn 1725 mm) a Doupě (0,17 km2, 1197–1 330 m n. m., 5,1 °C, 1825 mm) leží ve vrcholovém pásmu Šumavy. Nacházejí se v téměř shodných přírodních podmínkách, přičemž se navzájem výrazně odlišují jen typem porostu. Půdní pokryv je tvořen hnědou půdou kyselou na pararule. Jedná se o studenou klimatickou oblast. V každém experimentálním povodí je umístěno měřící stanoviště, kde se měří teplota vzduchu ve výšce 5 cm a 200 cm nad povrchem půdy, teplota půdy v hloubce 15 cm a 45 cm, tenzometrické tlaky půdní vody a zásoba půdní vody ve všech genetických půdních horizontech a srážky (úhrn a intenzita). V závěrovém profilu každého povodí se měří průtoky. Měření je plně automatické. Povodí Kout je kryto mrtvým lesem – horskou třtinovou smrčinou. Ve stromovém patru převažuje smrk (Picea abies) s příměsí jeřábu (Sorbus aucuparia) - po kůrovcové invazi jsou staré smrky suché, v současné době již značně prolámané, s přirozeným zmlazením, případně dosadbou smrku a jeřábu. V podrostu dominuje třtina chloupkatá (Calamagrostis villosa) a borůvka (Vaccinium myrtillus), místy bika lesní (Luzula sylvatica). Stromy v mrtvém lese mění jak svoji výšku – lámou se, tak hustotu – padají. Lze uvažoval výšku 5 až 10 m (užší rozmezí 6 až 8 m) a hustotu 200 až 300 61 ks/ha (cca 250ks/ha). Povodí Doupě je holina – původně horská třtinová smrčina. Stromové patro dospělých stromů nyní prakticky chybí, zčásti se projevuje přirozené zmlazení, zčásti dosadba smrku a jeřábu. V bylinném patru převažuje třtina chloupkatá (Calamagrostis villosa), bika lesní (Luzula sylvatica), metlička křivolaká (Avenella flexuosa), častá je borůvka (Vaccinium myrtillus), ale i dřípatka horská (Soldanella montana) nebo maliník (Rubus idaeus). Graf 1 Intenzita deště na povodí Kout a Modrý Důl Graf 2 Kumulativní srážky na povodí Kout a Modrý Důl Ve východních Krkonoších se nachází povodí Modrý Důl (2,62 km2, 1010–1554 m n. m., 2,1 °C, 1780 mm) s nejvyšším bodem na vrcholu Studniční hory. Geologické podloží je tvořeno horninami krystalinika. Půdy jsou horské humusové a humusoželezité podzoly 62 a nevyvinuté půdy s velmi mělkou humusovou vrstvou, ve spodní části dolu v blízkosti Modrého potoka jsou půdy hlubší (asi 60 cm). Klimatické podmínky odpovídají charakteristikám chladné vlhké oblasti. Roční průměrný úhrn srážek činí 1261 mm, průměrná roční teplota vzduchu je 2,9 ºC, průměrná teplota vzduchu v lednu je –5,9 ºC, průměrná teplota vzduchu v červenci je 12,1 ºC. Maximální retenční kapacita povodí je asi 70 mm. Graf 3 Intenzita deště a tenzometrické tlaky v hlouce 15 cm (tenká čára), 30 cm (tlustá čára) a 60 cm (velmi tlustá čára) na povodí Kout Graf 4 Intenzita deště a tenzometrické tlaky v hlouce 15 cm (tenká čára), 30 cm (tlustá čára) a 60 cm (velmi tlustá čára) na povodí Doupě 63 V povodí jsou instalovány automatické monitorovací stanice na několika plochách v odlišných porostech – v trávě nad hranicí lesa, v kleči, v lese a v travním porostu v nivě. Kontinuálně se měří teplota vzduchu ve výškách 5 cm a 200 cm nad povrchem půdy, teploty půdy v hloubkách 15 a 45 cm, tenzometrický tlak půdní vody v hloubkách 15, 30, 45 a 60 cm. Průtok v uzávěrovém profilu povodí se měří kontinuálně. Pod sedlem mezi Studniční a Luční horou poblíž Výrovky (1360 m n.n.) se nachází automatická meteostanice ÚH AVČR, v.v.i. s celoročním kontinuálním měřením srážek a ostatních hydrometeorologických parametrů. Graf 5 Intenzita deště a tenzometrické tlaky v hlouce 15 cm (tenká čára) a 60 cm (velmi tlustá čára) na povodí Modrý Důl Graf 6 Intenzita deště a průtok na povodí Modrý Důl 64 Výsledky Na obr. 1 jsou ukázány průběhy dešťových intenzit na povodích Kout (Šumava) a Modrý Důl (Krkonoše). Symboly P1 až P4 označují čtyři výrazné deště. Zpoždění deště P2 v Krkonoších oproti témuž dešti na Šumavě je označeno S2. Obdobně S4 označuje zpoždění deště P4. Zpoždění obou dešťů v Krkonoších je důsledkem toho, že obě příčinné cyklony, které dešťové srážky nesly, přecházely území Čech z jihu na sever. Přičemž větší část deště vypadla v oblasti jižních hraničních horstev – Šumavy a Novohradských hor. Kumulativní srážky na obou povodích ukazuje obr. 2. Obr. 3 a 4 ukazují vztah tenzometrických tlaků půdní vlhkosti a srážek. Přívalová srážka P1 (Kout – 77 mm, Doupě – 74 mm) způsobila přesycení půdy po dobu 33 hodin na povodí Kout (šipka T1) a 31 hodin na povodí Doupě (šipka F1). Relativně malá srážka P2 (Kout – 9 mm) způsobila 17 hodin trvající přesycení půdy (šipka T2). Přívalové srážky P3 a P4 (Kout – 123 mm, Doupě – 81 mm) způsobily přesycení půdy po dobu 6 hodin na povodí Kout (šipka T4) a 28 hodin na povodí Doupě (šipka F4). Na povodí Doupě bylo v důsledku poruchy přerušeno měření všech veličin ve dnech 9. 8. a 10. 8. 2002. Proto nebyla na obr. 4 zachycena srážka P2. Porucha také vyřadila měření průtoku na povodích Kout a Doupě v době extrémních vodních stavů ve dnech 6. 8. a 7. 8. 2002. Obr. 5 ukazuje reakci tenzometrických tlaků půdní vlhkosti na srážky v povodí Modrý Důl. Tenzometrické tlaky v hloubkách 15 a 30 cm (T2, T4) výrazně reagují na srážky P2 a P4. Na obr. 6 je znázorněn vztah mezi srážkami a výtokem z povodí Modrý Důl. Přívalová srážka P4 (131 mm ) způsobila výrazný odtok F4. Zatímco retence vody v půdě zcela pohltila srážky malých úhrnů P1 (6 mm), P2 (6 mm) až P3 (13 mm). Diskuse a závěr První srážková vlna v období 6. 8. až 7. 8. 2002 nasytila půdu v oblasti hraničních hor na jihu Čech, zatímco půda hraničních hor na severovýchodě Čech úplně nasycena nebyla. V tomto období proto vznikla první povodňová vlna jen na jihu Čech [2]. Druhá srážková vlna v období 11. 8. až 12. 8. 2002 způsobila katastrofální povodeň na jihu Čech a těžkou povodeň na severovýchodě Čech. Srážky dopadlé na nasycenou půdu způsobily povrchový odtok v obou horských masivech, protože jejich úhrn podstatně překročil obvyklou retenční kapacitu půd 60 až 90 mm českých hor a vysočin [4]. Výsledky měření na všech analyzovaných povodích ukazují, že při opravdu mohutných srážkách je vliv porostu a půdního pokryvu na generaci odtoku zanedbatelný. Znamená to, že katastrofálním povodním nelze významně bránit obvyklými retenčními a retardačními zásahy do krajiny. Literatura [1] BOUČEK, J. (koordinátor), 2003). Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002. Praha: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka. 160 s. [2] ČHMÚ, 2003a. Meteorologické příčiny katastrofální povodně v srpnu 2002 a vyhodnocení extremity příčinných srážek Praha: Český hydrometeorologický ústav. 160 s. [3] ČHMÚ, 2003b. Hydrologické vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002. Praha: Český hydrometeorologický ústav. 132 s. 65 [4] DOLEŽAL, F. – KVÍTEK, T. – SOUKUP, M. – KULHAVÝ, Z. – TIPPL, M., 2004. Czech highlands and peneplains and their hydrological role, with special regards to the Bohemo-Moravian Highland. IHP/HWRP-Berichte, vol. 2, s. 41–56. [5] HANSLIAN, D. – BRÁZDIL, R. – ŠTEKL, J. – KAKOS, V., 2000. Vliv cyklón středomořského původu na vysoké denní úhrny srážek na Milešovce a Lysé hoře v období 1961–1995. Meteorologické Zprávy, roč. 53, č. 2, s. 33–41. [6] ŘEZÁČOVÁ, D. – KAKOS, V. – KAŠPAR, M. – MÜLLER, M. – PEŠICE, P. – SOKOL, Z., 2005. A Comparison of Flood Precipitation in august 2002 with Historical Extreme Precipitation Events from the Czech Territory. Atmospheric Research, vol. 77, č. 1–4, s. 354–366. [7] ŘEZNÍČKOVÁ, L. – BRÁZDIL, R. – TOLASZ, R., 2007. Meteorological singularities in the Czech Republic in the period 1961 – 2002. Theoretical and Applied Climatology, vol. 88, č. 3–4, s. 179–192. [8] TESAŘ, M. – KREJČA, M. – POLÍVKA, J. – ŠÍR, M., 2008a. Soil water dynamics in the Šumava Mts. and in the Krkonoše Mts. in August 2002. In: Sborník příspěvků z workshopu Adolfa Patery 2008 „Extrémní hydrologické jevy v povodích“. Praha: ČVUT. s. 181–188. ISBN 978-80-02-02113-1. [9] TESAŘ, M. – ŠÍR, M. – FIŠÁK, J., 2007. Formování extrémních dešťů v Krkonoších v létě 2002 a 2006. In: Sborník příspěvků z workshopu Adolfa Patery 2007 „Extrémní hydrologické jevy v povodích“. Praha: ČVUT, Bratislava: Slovenská vodohospodárská spoločnosť. s. 221–230. [10] TESAŘ, M. – ŠÍR, M. – LICHNER, Ľ. – FIŠÁK, J., 2008b. Extreme runoff formation in the Krkonoše Mts. in August 2002. Soil & Water Res., roč. 3, (Special Issue 1), s. 147–S154. [11] TESAŘ, M. – ŠÍR, M. – KREJČA, M. – FIŠÁK, J. – POLÍVKA, J., 2010. Soil water movement during the extreme precipitation in the Šumava Mts. and in the Krkonoše Mts. in August 2002. Folia Geographica, Series Geographica – Physica, vol. 41, s. 67–73. Kontakty na autory 1. Ing. Miroslav Tesař, CSc., Ústav pro hydrodynamiku AV ČR, v.v.i., Pod Paťankou 30/5, 160 12 Praha 6, e-mail: [email protected] 2. Ing. Miloslav Šír, CSc., Ústav pro hydrodynamiku AV ČR, v.v.i., Pod Paťankou 30/5, 160 12 Praha 6, e-mail: [email protected] 66 POVODEŇ 2002 V SOUVISLOSTECH POSLEDNÍCH 1000 LET L ib or ELL ED ER Abstrakt Cílem příspěvku je shrnout výsledky přibližně desetiletého snažení o hlubší poznání historických povodní v ČR. Výsledky jsou ukázány na doplněné řadě pražských kulminačních průtoků. Na několika případech je poukázáno na postavení povodně z r. 2002 v historickém kontextu. Větší pozornost byla také věnována studiu změn sezonality a frekvence povodní a souvislostí s dlouhodobější sluneční cyklicitou. Je podána informativní zpráva o rekonstrukci vybraných extrémních povodňových případů a některých významných parametrech těchto případů. Úvod Série významných povodňových případů v letech 1997 až 2010 a mezi nimi především povodeň 2002 vyvolaly množství otázek. Byly to otázky po příčinách povodně, po její extremitě, ale také po případné zodpovědnosti za nastalé škody. V neposlední řadě tu byly otázky po možnostech jak těmto škodám předejít. Všechny jmenované okruhy problémů jsou sice navzájem provázány, ale lze je obtížně řešit najednou. Tisíciletý vývoj potýkání člověk s povodněmi ukazuje, že nejlevnějším prostředkem jak zmenšit riziko těžkých dopadů povodní, je prohloubení poznání o nich. V tomto příspěvku se zaměříme na povodeň 2002 a otázku její extremity, resp. jejího zařazení do širších časových souvislostí. Posledních 15 či 20 let je charakterizováno diskusemi o klimatické změně. Je docela logické, že do souvislostí klimatické změny je zasazován i četnější výskyt extrémních hydrologických jevů. V souvislosti s tím se ale lze ptát, zda nárůst frekvence významných povodní je skutečností, anebo jen zdánlivý. Objevují se totiž i hlasy, tvrdící že tento trend vlastně neexistuje. Pokud však u nás ve Střední Evropě existujeí, lze ho zevšeobecnit pro větší územní celky, např. pro Evropu, pro severní polokouli anebo ho považovat za globální? Souvisí s klimatickou změnou anebo se jedná o náhodnou synchronizaci? Jednou z cest jak se dobrat k pochopení těchto otázek je pohled do minulosti. Bez něj a zejména bez jeho podrobné analýzy lze jen těžko podobné otázky vyřešit. Proto se v řadě evropských zemí objevily studie zabývající se rekonstrukcí historických povodňových extrémů, prodloužením hydrologických řad směrem do předinstrumentálního období hydrologie a jejich statistickým zpracováním. Materiál pro takové studie máme na dobré evropské úrovni. Cílem pro desetileté období po povodni 2002 bylo provést analýzu a rekonstrukci důležitých hydrologických extrémů a co nejvěrohodnější odhady kulminačních stavů a průtoků v Praze, která je i hydrologicky ideálním místem pro takovou studii. Tento úkol měl a má dlouhodobý a silně mezioborový charakter. Neobešel se především bez spolupráce s historiky, archeology a geografy. Následující text reprezentuje výsledky deset let trvající na práce. Metodika Pro rekonstrukci povodňových případů je nutné znát věrohodné údaje o samotné povodni (maximum, dobu trvání, rychlost vzestupu, příčiny apod.) ale i údaje o vývoji území koryta a zaplavovaného území (změny sklonu, příčného profilu, a dalších charakteristik). Pro celkové pochopení situace jsou velmi účelné znalosti o podmínkách provozu a odstávky plavby, přívozů, vodních mlýnů. K odhadu výšky menších povodní lze využít i znalosti o výškách 67 překladišť dřeva, které byly pravidelně postihovány povodněmi. Konečně lze využít i znalosti povodňových instrukcí, podmínek pro signalizaci jednotlivých povodňových stupňů apod. Inspiraci lze čerpat z nepřeberných příkladů ze zahraničí, z nichž uvádíme tři příklady: Rohr (2006), Aldrete (2007) a z poslední doby Herget a Meuers (2010). Z počátku bylo však třeba odstranit některé nejasnosti dotýkající záznamů hladin dle svérázného povodňového vodočtu - gotické plastiky Bradáče (Elleder, 2003). Bylo nutné v daleko větší míře poznat historii ranně instrumentálních měření v Praze, Elleder (2005a). Od počátku byly prováděny pokusy o rekonstrukce některých povodní někdy včetně jejich hydrogramů. V roce 2004 byl rekonstruován hydrogram extrémní povodně z r. 1784 (Elleder, Munzar, 2004). V letech 2003 až 2005 vznikla publikace Brázdil et al. (2005) jako první souhrnná publikace věnovaná historické hydrologii a historickým povodním u nás. Následovaly analýzy extrémní povodně roku 1846 (Elleder, 2006) a přehled nejdůležitějších povodňových případů Elleder (2007). Problematice povodňových značek a jejich mizení byl věnován samostatný článek (Elleder, Dragoun 2009). Podle zpráv z dokumentárních zdrojů, byl sestaven zatím přibližný plán zatápění Starého Města, (Elleder, 2010a), a to v závislosti na vodním stavu vodočtu u Staroměstských mlýnů. Přitom byl zpracován místopis objektů opakovaně zmiňovaných v kronikách v souvislosti s povodněmi Odhad kulminačních průtoků (Elleder, 2010b) byl založen na doplněném souboru povodní Brázdil et al.(2005). Byl proveden kombinací údajů o výškách velkých vod, odhadu dle škod, zaplavení terénu, nebo součtem odhadnutých příspěvků z nadlehlých profilů (Otavy, Lužnice, Berounky a Sázavy) a doplněn či kontrolován podle regresních vztahů s profily (Ústí n. L, Děčín, Drážďany). Novější údaje po r. 1782 byly doplněny porovnáním a opravou údajů z klementinských záznamů, Seydel (1954), Hlaváč (1977) a originálních materiálů a deníků z observatoře Klementinum uložených v Archivu AV. Poslední, téměř aktuální fází byly odhady kulminačních průtoků založené na hydraulických výpočtech (Elleder et al., 2012). Výsledky Výsledná řada cca 300 pražských maximálních průtoků se skládá z údajů vztažených ke dvěma navzájem blízkým profilům. Kulminační stavy z období 1118 až 1821 jsou vztaženy k profilu u Kláštera Křížovníků, novější údaje z let 1821 až 1825 k profilu u Staroměstských mlýnů. Tyto údaje navazují na řadu kulminačních průtoků 1825 – 1953, Novotný (1963), která je doplněna o údaje z a databanky ČHMÚ. Měrná křivka průtoků profilu „Staroměstské mlýny“ byla publikována Richterem (1893). Provedené studie zaplavovaného terénu Starého města potvrdily, že s největší pravděpodobností bylo nejvíce zaplaveno Staré Město v červenci roku 1432. Tato skutečnost by byla platná, i kdyby v roce 2002 hypoteticky nebyly použity mobilní bariéry a došlo tak k zaplavení inundace Starého Města. Také popis povodně v září r. 1118 poukazuje evidentně na podobnou extremitu jako v roce 1432, byť je to odhad zcela orientační. Věrohodnost údajů o povodních v Praze vrůstá totiž podstatně až ve 14. století a jako dostatečně věrohodné můžeme brát většinu výšek vody od 15. století. V obr. 1 je získaná řada prezentovaná z hlediska výskytu jednotlivých případů v rámci roku, tedy z hlediska sezonality. Je zjevné, že největší počet významných povodní je v období února a března, ale koncentrace extrémních případů je patrná od konce července do začátku září (den 210 až 260). 68 Obr. 1 Rozložení průtokových maxim z hlediska sezonality. Obalová křivka zvýrazňuje nejvyšší maxima pro příslušná období Ukázalo se také, že sezonalita povodní kolísá (obr. 2). Kupříkladu frekvence letních povodní byla vyšší v polovině 16. století, kolem roku 1730 a také v posledních stech letech než případů zimních. Obr. 2 Čáry klouzavých 30-letých rozdílových sumací mezi letními (S) a zimními typy (W), při vyšším prahu Qk>Q10. Počet letních případům je v kladném oboru osy y, počet zimních v jejím záporném oboru 69 Jako nejzajímavější lze zatím hodnotit frekvenci povodní vůči 179-leté periodě slunečního pohybu SIM. Obalová čára uzavírá jejich výskyt v závislosti na pořadovém roce v cyklu 179 let, (obr. 3). Zobrazení jednoznačně poukazuje na klesající pravděpodobnost výskytu extrémních povodní (pro výběr POT: Qk > Q30 ) s narůstajícím pořadovým rokem. V posledním padesátiletí, kdy podle Charvátové (2000), klesá výskyt některých extrémních jevů, a potvrzuje to i pokles výskytu extrémních povodní na Vltavě v Praze. Povodeň v roce 2002 se ale vyskytla v prvních 60 letech stejně jako extrémní případy1118 a 1432. V tomto období najdeme i velmi extrémní rok 1598, kdy došlo v Praze ke dvěma povodním na úrovni Q50 až Q100 a nebo katastrofální povodeň roku 1784. Obr. 3 Kulminační průtoky pražské řady 1118 – 2002 vynesené v časovém měřítku cyklů SIM. Tenkou čarou je naznačena „detailní obalová čára“ zdůrazňující nejvýznamnější povodňové případy v přibližně v 5 až 10-letých úsecích. Silně je vyznačena hlavní obalová čára kulminačních průtoků v závislosti na pořadovém roce Diskuse Rekonstrukce jednotlivých povodní ukázaly některé podstatné skutečnosti. Byl to např. předstih pražských kulminací před kulminacemi Berounky v Berouně v letech 1784 a 1845 (Elleder, 2005b). Určitým důkazem relativní neměnnosti hydrologických podmínek v Praze byla přibližná rekonstrukce hydrogramu a zaplaveného území v Praze za červnové povodně roku 1582 (Elleder, Kotyza, 2006). Ukázaly se však také nepříznivé změny v oblasti Karlína, jejichž počátek spadá do 19. století a pokračování do problematické úpravy ve 20. letech 19. století. Jinou skutečností byly doklady o silné transformaci povodní mělnickou inundací vedoucí např. u povodně 1784 až k snížení průtoku o cca 500-800 m3.s-1. Ukázaly se i extrémní parametry některých povodní. Mezi ně patří např., prudké stoupání 30 cm/h zaznamenané v Praze za povodně r. 1784 po dobu více než 12 hodin s výsledným nárůstem asi o 380 až 400 cm (Elleder, Munzar, 2004) (Elleder, 2010). Podobně byly zatím jen částečně analyzovány možnosti jednotlivých přítoků Vltavy, a to Berounky (Elleder, 2003) a Sázavy (Elleder, 2008) včetně extrémních povodní v těchto povodích. Na tomto místě je 70 potřeba upozornit na případ extrémní povodně z r. 1714, kdy hladina Sázava vystoupila podstatně výše než za „stoleté“ povodně r. 1862. Podobné případy nebyly v historii ojedinělé, další ukázkou je katastrofální povodeň na Rakovnickém potoce v r. 1698, která byla ničivější než extrémní případ v květnu 1872. V pozadí nemohlo zůstat ani povodí Labe. Je potřeba upozornit na extrémní případ, který zde proběhl v lednu 1846 a kdy byly podstatně překročeny doposud nejvyšší předpokládané vodní stavy z povodně v březnu 1845. Tyto a jiné dosud nezpracované příklady mohou být inspirativní, pokud jde o hledání zátěžových kombinací pro povodí Vltavy v Praze i celého povodí Labe na území ČR. Závěr Desetileté období je krátkou dobou k dosažení stanoveného cíle. Ukázalo se ale jednoznačně, že povodeň v roce 2002 patří mezi dva až tři nejdůležitější extrémy v tomto tisíciletí, alespoň v povodí Vltavy. Toto hodnocení však neplatí zcela ve všech možných hodnotících hlediscích a rozhodně ne pro celé povodí Vltavy. Její nástup byl pro společnost vlastně překvapivý. Časová odlehlost od předchozí extrémní povodně byla 112 let, povodeň přišla spíše po nadprůměrně dlouhém období relativního povodňového klidu. Zároveň přišla jako povodeň letní, v srpnu. Srpen je přitom obdobím s nejvyšší pravděpodobností podobných událostí pokud jde o povodí Vltavy. Navíc analýza změn sezonality v historické řadě ukazuje spíše na aktuálně četnější výskyt letních povodní. Povodeň přišla v období, kdy se očekávaly a stále očekávají důsledky klimatické změny lhostejno, zda antropogenního původu zčásti či zcela. Zároveň přišla v období zvýšené pravděpodobnosti výskytu extrémních jevů, a to z hlediska určité formy sluneční cyklicity. Přitom tyto dva fakty nemusí být vůbec v rozporu. Je rozhodně jednodušší hodnotit a dávat do souvislostí uvedené jevy zpětně, než se vyslovit k budoucnosti, anebo se alespoň nedat zaskočit. Podle všeho se zdá a poslední povodně v letech 2009 a 2010 to spíše potvrzují, že se nalézáme stále v období povodňového neklidu. Povodně včetně těch extrémních je rozumnější spíše očekávat, než naopak. Literatura [1] ALDRETE, G. S., 2007. Floods of the Tiber in ancient Rome, Baltimore: The Johns Hopkins University Press, 2007. 338 s. [2] BRÁZDIL, R., DOBROVOLNÝ, P., ELLEDER, L., KAKOS, V., KOTYZA, O., KVĚTOŇ, V., MACKOVÁ, J., ŠTEKL V., TOLASZ, R., VALÁŠEK, H., 2005. Historické a současné povodně v České republice. Masarykova Univerzita a ČHMÚ, Brno a Praha, 369 s. [3] ELLEDER, L., 2003. Pražský Bradáč, jeho stáří, účel a historie. Historica Pragensia 1, 301–333. [4] ELLEDER, L., 2004. Povodně v Berouně. Český Kras XXX, s. 59–62. [5] ELLEDER, L., 2005A. Tradice záznamu hladin povodní v Praze. Documenta pragensia XXIV, 123-160. [6] ELLEDER, L., 2005B. Extrémní zimní povodně v letech 1784, 1785, 1799, 1830 a 1845 v povodí Labe společné rysy a odlišnosti. In: Sborník z konference Hydrologické dni 2005. SHMÚ, Bratislava, s. 480–491. [7] ELLEDER, L., 2006. Extrémní povodeň v roce 1846 v povodí středního Labe. In: Sborník ze semináře A. Patery - Extrémní hydrologické jevy v povodích. ČVTS VHS, Praha, s. 159–171. 71 [8] ELLEDER, L., 2007. Historické extrémní případy povodní v povodí Labe a Vltavy. In: Langhammer J. (Ed.): Povodně a změny v krajině. PřFUK a MŽP, Praha, s. 51–74. [9] ELLEDER, L., 2008. Flood Frequency and Seasonality in the Sazava River Catchment Based on Historical Cases. Acta Univeritas Carolinae Geographica, 15–28. [10] ELLEDER, L., 2010. Reconstruction of the 1784 flood hydrograph for the Vltava River in Prague, Czech Republic. Global and Planetary Change 70, s. 117–124. [11]ELLEDER, L. 2010. Využitelnost proxydat v hydrologii: rekonstrukce řady kulminačních průtoků Vltavy v Praze v období 1118 – 2002, UK v Praze, Přírodovědecká fakulta, katedra fyzické geografie a geoekologie, disertační práce, 150 s. [12] ELLEDER, L., DRAGOUN, Z., 2009. Povodňové značky - součást historického dědictví. Památky Středních Čech 23, s. 32–45. [13]ELLEDER, L. HERGET, J., ROGGENKAMP, T., NIEßEN, A. 2012. Historic floods in the city of Prague – a reconstruction of peak discharges for 1481–1825 based on documentary sources. Hydrology Research, Special Issue, in print. [14]ELLEDER, L., MUNZAR, M., 2004. Extrémní povodeň na Vltavě v únoru 1784 jako následek mimořádných hydrometeorologických podmínek. Meteorologické zprávy 57, s. 125–135. [15]ELLEDER, L., KOTYZA, O., 2007. Letní povodně v roce 1582, rekonstrukce historické události a doklady o změnách hydrologických podmínek. In: Sborník ze semináře Povodně a změny v krajině. PřF UK, Praha, 233–239. [16] HERGET, J, MEURS, H. 2010. Reconstructing peak discharges for historic flood levels in the city of Cologne, Germany. Global and Planetary Change, Vol. 70, Issues 1–4, 2010, s. 108-116. [17] HLAVÁČ, V., 1977. Poznámky z Klementinských pozorování 1775–1839. ČHMÚ, Praha, 191 s. [18] CHARVÁTOVÁ I., 2000. Can origin of the 2400-year cycle of the solar activity be caused by solar inertial motion?, Annales Geophysicae, EGS-Springer-Verlag , s. 399405. [19] MUNZAR, J., DEUTSCH, M., ELLEDER, L., ONDRÁČEK, S., KALLABOVÁ, E., HRÁDEK, M., 2006. Historical floods in central Europe and their documentation by means of floodmarks and other epigraphical monuments. Moravian Geographical Reports 14, s. 26–44. [20] NOVOTNÝ, J., 1963B. Dvě stoleté hydrologické řady průtokové na českých řekách. Sborník prací HMÚ ČSR. Hydrometeorologický ústav, Praha, 116 s. [21] RICHTER, J., 1893. Způsob předchozích výpočtů stavů vody hořeního Labe. Technická kancelář rady zemědělské, Praha, 28 s. [22] ROHR, CH., 2006. Measuring the frequency and intensity of floods of the Traun River (Upper Austria), 1441–1574. Hydrological Sciences Journal 51, 834–847. [23] SEYDL, O. 1956. Opis deníku meterorologických pozorování konaných na bývalé astronomické hvězdárně v Klementinu za ředitele A. Davida pro Státní ústav hydrometeorologický, (roky 1807 až 1824), rukopis. Kontakty na autora Ing., Libor Elleder, Ph.D. ČHMÚ Praha, Na Šabatce 17, 143 06, Praha 4, e-mail: [email protected] 72 PRAŽSKÉ METRO PŘI POVODNI V ROCE 2002 L ad is l a v SATR A P A 1 , Pa vel FO ŠU MPAUR 2 Abstrakt Při povodni v roce 2002 vzniklo na území Prahy mnoho různých škod. Nejvýznamnější systémem městské infrastruktury postiženým povodní bylo pražské metro. Došlo zde k významným hmotným škodám, ale mnohem citelnější byl vliv na dopravní infrastrukturu města. Vyřazení podpovrchového systému městské hromadné dopravy bylo citelným zásahem do dopravní obslužnosti, nicméně povrchová doprava zásadní změnu zvládla. Určitou příznivou shodou okolností bylo zasažení metra v prázdninových měsících, kdy byly prakticky nulové dopravní požadavky na přepravu žáků a studentů. Do zahájení školního roku se povrchový dopravní systém stihl z větší části přezpůsobit nové situace. Následující příspěvek připomíná některé skutečnosti související s vlastním postupem zatápění metra a zároveň přidává úvahy o rizikových souvislostech (hodnocení rizika, vztah mezi příčinami a následky – technickými aspekty a rizikem) proběhlých událostí. Úvod V srpnu v roce 2002 jsem (Ladislav Satrapa) využíval pražské metro pro každodenní cestu do práce na Fakultu stavební ČVUT, neboť z Černého mostu se jednalo o optimální dopravní spojení. Při příchodu srpnové povodně jsem absolutně nepřipouštěl myšlenku, že by provoz metra mohl být v době povodně nějak omezen, natož případně i nebezpečný pro cestující nebo pracovníky metra. I když jsem byl z okruhu svých blízkých varován, tak jsem těmto obavám nepřikládal žádnou váhu. Tento pocit jistoty a bezpečnosti se zřejmě rozprostíral obecně mezi veřejností i odborníky. Povodeň na Vltavě v srpnu 2002 byla největší povodní, která byla v oblasti Prahy spolehlivě zaznamenána a dokumentována. Významným způsobem tato povodeň převýšila povodňové události pozorované v Praze za posledních 170 let systematického sledování vodních stavů. Do povrchových částí metra se povodňová voda dostala po překování ochranných prvků dimenzovaných na hladinu Q100. Po průniku vody do prostor spojených volně s povrchem voda zaplavila po překonání prvků ochranného systému metra též podzemní části metra. Komise pro posouzení příčin zatopení pražského metra ustanovená Magistrátem hlavního města Prahy nás oslovila s požadavkem na zpracování vodohospodářské studie, která měla stanovit: - rychlost zatápění metra zjištěnými průchody a netěsnostmi, - místa ohrožená zpětným prouděním přes čerpadla, - zpětného průtoku do prostor metra odstavenými čerpadly, - zásady pro ochranu metra při povodních. Průběh zatápění tras metra (obrázek 1) Trasa C Na trase C je zaplavena první část metra - obratová kolej na Nádraží Holešovice - v 19 hod 30 dne 13.8. Staniční uzávěr stanice Vltavská byl uzavřen. Zda profilem tohoto uzávěru do prostoru nástupiště pronikala voda není jisté. Těsnost uzávěru byla po povodni pouze částečně prověřována. Dalším místem průniku vody do trasy C byly tlakové uzávěry UT 3019 a 3020. Po přelití protipovodňové zábrany staveniště metra a provalení provizorní ochranné příčky prostor metra se tlakují a posléze prorážejí průchodky a další prostupy v profilu UT 73 3019 a 3020 s maximální průtočnou kapacitou 2.4 m3/s. Průnik vody na stanici Nádraží Holešovice je zjištěn v 19 hod 30 dne 13.8. Od této chvíle se prostor stanice Nádraží Holešovice od stavby IV.C. zatápí. Prostor Vltavské včetně traťových tunelů se plní průtokem max. 2.4 m3/s. Nejdéle do 7 hod 00 až 8 hod 00 dochází k úplnému naplnění úseku mezi stanicí Nádraží Holešovice a UT 3017, 3018 a 30171 (58000 m3). Nejrychleji se uvedený objem mohl naplnit za 6.7 hodiny (v 7 hod 00). Za dobu 2.5 hodiny natéká do metra v této části celkem 21600 m3 vody. Tímto objemem se plní traťové tunely pod Vltavou, propojovací štola B-C a spojka B-C a část stanice Vltavská zevnitř (vstupní vestibul do stanice Vltavská se zatápí shora kolem 1 hod 00 dne 14.8). Kóta hladiny v tunelech dosahuje úrovně přibližně 173.0 m n.m. V době mezi 4. a 7. hodinou ranní též dochází k proražení průchodek v profilu uzávěrů UT 3017, 3018 a 30171 a ve spojovacích komunikacích mezi trasou B a C. Netěsnosti se prorážejí ve směru C – B a na trase C ve směru Vltavská – Florenc. Později než kolem 8 hod 00 by již byly tlakové podmínky méně nepříznivé z důvodu vyrovnávání hladin mezi samostatnými uzavřenými úseky na trase C a mezi trasami B a C (průchodky by nemohly být poškozeny vysunutím z trasy C do B). Po proražení průchodek dochází k zaplavování trasy C k Florenci a Hlavnímu nádraží a k plnění trasy B přes trasu C (průtok asi 2.0 m3/s). Obrázek 1 K přítoku od Vltavské se po 8. hodině ranní 14.8. přidává přítok ze stanice Florenc C zatápěné shora. Voda zatápí tunely trasy C směrem k Hlavnímu nádraží a dále se plní stanice Florenc C. V profilu tlakového uzávěru U30112 byly zjištěny netěsnosti průchodek DN 100 a DN 50. Je velmi pravděpodobné, že k naplnění větrací šachty na Štvanici dochází až po naplnění celé trasy C. Až během dopoledních hodin dne 14.8. dochází po nastoupání hladiny na Štvanici k poruše ocelového obkladu, pokud nebyl obklad porušen již dříve dotvarováním ocelové plechové výstroje šachty zatížené zemními tlaky (koroze na puklinách v ocelovém plechu je podle dokumentace hlubší než by odpovídalo krátkodobému působení povodňové situace). K porušení výstroje šachty mohlo také dojít až po povodni zatížením rubu výstroje 74 tlakem podzemní vody. Celkový objem vody v zatopené části trasy C byl odhadnut na 232000 m3. Z těchto 232000 m3 je 58000 m3 příspěvek poruchy těsnění (průchodky, těsnění kolejnic), 174000 m3 je objem zaplavené části trasy C nechráněné uzávěry. Trasa B Florenc - Palmovka Je pravděpodobné, že hladiny v oblasti mezi Florencí a Palmovkou kulminují přibližně ve stejné době. Uvažujeme-li účinek zpětného vzdutí do oblasti Prahy od Troji, dosahují v rychlém sledu hladiny kulminačních úrovní v pořadí Palmovka, Invalidovna, Křižíkova, Florenc, přičemž proti proudu se účinek zpětného vzdutí snižuje. Porovnání modelových úrovní Q100 se skutečně zaměřenými hladinami při povodni v jednotlivých stanicích tuto úvahu podporuje. Překročení úrovně Q100 bylo v karlínských stanicích následující: Palmovka +2.13 m nad modelovou Q100 (+1.82 m nad Q100 dle povod. plánu – rok 2000) +3.06 m nad úrovní vstupu vody do prostor metra (ulice Na Hrázi) Invalidovna +2.05 m nad modelovou Q100 (+1.86 m nad Q100 dle povod. plánu – rok 2000) +3.14 m nad úrovní terénu před vstupem do stanice Křižíkova +1.91 m nad modelovou Q100 (+1.74 m nad Q100 dle povod. plánu – rok 2000) Florenc +1.79 m nad modelovou Q100 (+1.58 m nad Q100 dle povod. plánu – rok 2000). K prvnímu rozsáhlému průniku vody shora do trasy B dochází na stanici Invalidovna přes porušenou větrací šachtu (k této poruše dochází pravděpodobně přibližně při hladině vody na úrovni Q100) do technických prostor a eskalátorového tunelu. Vzniklým otvorem se plní eskalátorový tunel v dolní části uzavřený tlakovým uzávěrem (UE 1901, uzavřeno 13.8. 11hod. 45). Objem eskalátorového tunelu je přibližně 11400 m3 k horní úrovni větracího vrtu (cca 185.70 m n.m.). Po poruše průchodek v profilu UE 1901 začíná do prostoru nástupiště proudit voda. Toto je kamerou zaznamenáno 14.8. v 0 hod 20. Ze stanice Invalidovna se voda prostorem kolejiště šíří na stanici Křižíkova, zároveň dochází k plnění prostor v nejnižších úrovních technických prostor stanice Invalidovna. Podle vývoje povodně je pravděpodobné, že dříve se voda do stanice Křižíkova dostává od Invalidovny, neboť k přelití hrazení stanice Křižíkova a k plnění eskalátorového tunelu začíná docházet mezi 5. a 6. hodinou ranní dne 14.8. Podle rychlosti plnění tunelů směrem k Florenci je zřejmé, že větrací vrt nepřispívá k plnění této části metra na začátku povodně. V opačném případě by se tunely směrem k Florenci musely podstatně rychleji plnit, což neodpovídá skutečnosti. Kolem 6. hodiny ranní se shora začíná plnit eskalátorový tunel na stanici Křižíkova. Kolem 7. hodiny ranní se shora začíná plnit eskalátorový tunel na stanici Florenc B (přímý vstup). Uvolňují se výplně průchodek na stanici Křižíkova a plnicí průtok tunelů mezi Palmovkou a tlakovým uzávěrem UT 1716 a 1717 se zvyšuje o 2.3 m3/s. Následně dochází ke stejné situaci na Florenci, kde se navíc vytváří štěrbina způsobená odsunutím a netěsností UT v eskalátorovém tunelu. Přítok do tunelů se tak zvyšuje o dalších 11 m3/s. Zpočátku zřejmě přítok do metra v tomto profilu kolísá, neboť vtok do eskalátorového tunelu na úrovni terénu je řídícím prvkem (po otevření průtočných cest u tlakového uzávěru se nejprve tunel prázdní (objem tunelu je cca 14000 m3), neboť přítok shora přes provizorní hrazení je menší než odtok). Kolem 7. hodiny jsou již zřejmě proraženy průchodky a poškozeny konstrukce na uzávěrech spojek mezi trasou B a C a z trasy C přitéká do trasy B průtok asi 2 m3/s. Ve stejné době, kdy se otevírají nové přítoky na stanici Křižíkova a Florenc (kolem 7 hod 00) přitéká průchodkami na Invalidovně stálý průtok 1.7 m3/s, tedy celkem přitéká do trasy B 1.7+2.3+11.0+2.0 (11 zpočátku kolísavě) = 17 m3/s. V této době (od 4 hod 00 do 7 hod 00) je v metru již dalších 18400 m3 vody (k původním 22200 m3 na kótě 151.0 m n.m. od 0 20 do 4 00), tedy celkem 40600 m3 vody na kótě hladiny cca 152.0 m n.m. V čase mezi 7 hod 00 a 8 hod 00 přitéká do trasy B dalších 61200 m3 vody. Celkem je v metru na trase B v 8 hod 00 asi 102000 m3 vody. V této době dosahuje hladina vody ke kótě přibližně 156.5 m n.m. 75 V 8 hod 30 dne 14.8. je situace pravděpodobně následující: - do trasy B přitéká voda z Invalidovny, Křižíkovy, Florence a trasy C přítokem 17 m3/s, - mezi Palmovkou a Florencí od 8 00 do 8 30 nateče do metra dalších asi 30000 m3 a hladina vystoupí na kótu 159.4 m n.m. (celkový objem vody je 132000 m3, Florenc i Křižíkova jsou zatopeny po stropy nástupišť a přítoky do metra začínají být ovlivněny na těchto stanicích vodou zdola). Od 8 hod 30 do 9 hod 00 se zatápěním dolní vodou začínají lehce snižovat přítoky na Florenci a stanici Křižíkova. Při přítoku 17 m3/s se tato část metra razantně plní směrem na východ ke stanici Palmovka. Invalidovna je po strop nástupiště (kóta 163 m n.m.) naplněna v 9 hod 00 (objem vody je 166000 m3). Dále pokračuje plnění tunelů směrem k Palmovce za snižujících se přítoků (snižují se tlačné výšky). Průměrný přítok je nyní v 9 hod 00 14.3 m3/s. Při plném tunelu až po UT 1916 jsou přítoky do úseku 9.2 m3/s. Zbývající objem 10000 m3 k UT 1916 se naplní za dalších přibližně 20 minut (dosažena kóta 176.0 m n.m). V 9 hod 30 dne 14.8. je celý úsek metra trasy B mezi UT 1916 a UT 1716 naplněn vodou, natlakován a přítoky ustávají. Na průchodkách UT 1916 a 1917 se ze strany Invalidovny vytváří tlak 11 m vodního sloupce. Průchodky k Palmovce se prorážejí a od Invalidovny začíná do východní části trasy B přitékat konstantní průtok 0.7 m3/s. Kolem 10. hodiny ranní dne 14.8. je tedy zatopen úsek metra mezi stanicí Florenc a Palmovka. Objem vody v této části metra je 215000 m3. Z toho připadá 25700 m3 na neuzavřené prostupy (šoupata), 38600 m3 je objem částí metra nechráněných uzávěry, 64100 m3 zbývá na porušené průchodky a objem 86600 m3 přitéká štěrbinou na odsunutém tlakovém uzávěru eskalátorového tunelu přímého vstupu ve stanici Florenc B. Trasa B Palmovka - Kolbenova K druhému průniku vody shora do metra na trase B dochází na Palmovce (zaznamenáno ve 2 hod 00 dne 14.8. – pravděpodobně vnik vody do technických prostor). Z oblasti vstupu do stanice z ulice Na Hrázi jsou postupně zatápěny prostory trafostanice a instalačního kanálu 563.1. Během plnění tohoto kanálu se tlakují průchodky v kanálu 563.1. Není zřejmé, zda průchodky odolávají delší dobu tlaku vody a pak dochází náhle k jejich destrukci nebo postupně dochází k jejich poškození a pomalému průsaku vody do prostor 972.1 (objem kolem 300 m3). Jisté však je, že k razantnímu vniknutí vody do prostoru traťových tunelů a nástupiště stanice Palmovka dochází ve 4 hod 00 14.8., kdy se prolamují stěny oddělující prostor 972.1 a 972.2 od traťových tunelů. Vzhledem k časové prodlevě mezi prvním vniknutím vody do technických prostor stanice a protržením nenosných příček je možné, že buď průchodky jistou dobu odolávají tlaku vody nebo velkému zatížení odolávají nenosné příčky přepážek. Po uvolnění průchodek nebo průběžně se plní prostor 972.1 vodou. Prostor je během 2 hodin (ve 4 hod 00) naplněn tak, že přepážka mezi 972.1 a 972.2 neodolává tlaku vody a protrhává se. Dynamickým účinkem se okamžitě proráží i příčka mezi 972.2 a traťovým tunelem. Okamžitý objem kolem 300 m3 a následný konstantní přítok regulovaný průchodkami nebo odpory konstrukcí v technických prostorách začíná plnit technické prostory pod nástupištěm stanice a prostor mezi stanicí a tlakovým uzávěrem UT 1916 a 1917. S ohledem na rozpornost poskytnutých informací bylo upuštěno od snahy popsat průběh zaplavení stanic metra trasy B na východ od Palmovky. Jisté je však to, že celkový objem vody akumulovaný v této části trasy B je přibližně 169000 m3, přičemž celý tento objem natekl do prostoru metra pouze porušenými průchodkami. Z dosud uvedených informací o průběhu zatápění tras B a C je zřejmé, že kolem 10. hodiny ranní dne 14.8. dochází k uklidnění situace v celém systému a vyrovnávání hladin mezi zatopenými úseky tras B a C. Jediným otevřeným místem zůstávají průchodky v profilu UT 1916 a 1917 na Palmovce a přítok přes technické prostory stanice Palmovka, který zatápí metro od Palmovky na východ. 76 Trasa B Florenc – Smíchovské nádraží Po stabilizaci situace v zatopených částech tras B a C dochází pravděpodobně k náhlému a razantnímu zatápění trasy B směrem k Náměstí Republiky po poruše těsnosti na tlakových uzávěrech UT 1716 a 1717. V době poruchy průchodek a kotevního prahu je na straně zatopené části metra tlak přibližně 37 m vodního sloupce, objem vody v traťových a eskalátorových tunelech od UT 1716 k UT 1916 (Florenc – Palmovka) je 215000 m3. Ve 12 hod 48 dne 14.8. je zaznamenán průnik vody ve směru Náměstí republiky. Z chaotických informací týkajících se zatápění trasy B ke Smíchovskému nádraží lze za seriózní považovat pouze informaci: 15.8. 0 15 voda na Můstku A stéká z nástupiště do kolejí (166.0 m n.m.) 12 40 ruční zavírání tlakových traťových uzávěrů UT 1216 a 1217 na stanici Smíchovské nádraží. Během 11.5 hodiny tedy voda zatápí část trasy B ke kótě asi 166 m n.m. včetně spojovacích komunikací mezi trasou A a B na Můstku. Objem vody odpovídající této kótě je v posuzované části trasy B přibližně 230000 m3. To odpovídá průměrnému přítoku 5.6 m3/s. Tlačná výška se v příslušném časovém intervalu mění od 37 do 23 m vodního sloupce, přítoky od 6.2 do 4.9 m3/s. Stanice na trase jsou tedy zatápěny následovně: Náměstí republiky kóta 153.0 čas 13 hod 00 Můstek kóta 156.0 čas 14 hod 00 Národní třída kóta 157.0 čas 14 hod 45 Karlovo náměstí kóta 163.8 čas 19 hod 30 V 19 hod 30 se stoupání hladiny dočasně zastavuje, protože se plní snížená část trasy mezi stanicí Karlovo náměstí a Anděl. Stanice Anděl je zaplavena na kótu 159.5 m n.m. asi ve 20 hod 30. Zbývající prostor snížené části trasy (ke kótě 163.8) se zaplní si ve 22 hod 30 a v trase B opět stoupá voda. Od kóty 166.0 m n.m. se plní obě trasy (A i B od Florence ke Smíchovskému nádraží) jako spojené nádoby současně. K úrovni 168.0 m n.m. (zatopení ZTC1 na trase A) se na obou trasách plní objem přibližně 41000 m3 v časovém intervalu 2.4 hodiny (čas dosažení úrovně je tedy asi 7 hod 45 dne 15.8.). K zatopení trasy B ke kótě 172.0 m n.m. (35000 m3 vody v obou trasách) dochází přibližně za další 3 hodiny průměrným přítokem 4.5 m3/s, tedy v 10 hod 45 dne 15.8. V této době se již do metra začíná stahovat stojatá voda z Karlína. Ke kótě 178.0 m n.m. (objem 20500 m3) voda dosahuje ve 12 hod 15. Plnicí průtok je nyní 3.8 m3/s. Ke kótě 182.0 m n.m. (tlakový traťový uzávěr před stanicí Smíchovské nádraží) dosahuje hladina v trasách A i B (Florenc – Smíchovské nádraží) v 13 hod 15 (objem 10800 m3, plnicí průtok 3.1 m3/s). Poté ještě dochází k vystoupání hladin v trase A i posuzované B na kótu 184.0 m n.m. přelitím části objemu z trasy B mezi stanicí Florenc a Palmovka. Objem vody v prostorách metra v úseku Florenc UT 1716 – Smíchovské nádraží je asi 315000 m3 (270000 m3 – traťové tunely a stanice, 45000 m3 - eskalátorové tunely). Na objemu v této části metra se ½ podílejí průchodky a ½ porucha stavební části (opěrný betonový práh tlakového uzávěru). Trasa A K přítoku do trasy A z trasy B o velikosti asi 4.9 m3/s dochází po půlnoci ze 14.8. na 15.8. V 1 hod 00 je hlášeno zatopení Malostranské i Staroměstské, což je vzhledem k velikosti průtoku a výškovému položení stanic logické. V tuto dobu se tyto dvě stanice začínají rychle plnit vodou (začátek plnění na kótě 160.0 m n.m.). Na kótu 165.0 m n.m. (Můstek A, 62000 77 m3) se dostává hladina zpětným zatápěním od Staroměstské po 3.5 hodinách, tedy ve 4 hod 30. Ke kótě 166.0 m n.m. (další objem 13600 m3) dosahuje hladina v trase A po dalších asi 45 minutách, tedy v 5 hod 15. Od této chvíle se plní obě trasy (A i B od Florence ke Smíchovskému nádraží) jako spojené nádoby současně. K úrovni 168.0 m n.m. (zatopení ZTC1 na trase A) se na obou trasách plní objem přibližně 41000 m3 v časovém intervalu 2.4 hodiny (čas dosažení úrovně je tedy asi 7 hod 45 dne 15.8.). V 6 hod 20 je evakuováno ZTC1. K úplnému zatopení stanice Můstek A (ke kótě 172.0 m n.m., 35000 m3 vody v obou trasách) dochází přibližně za další 3 hodiny průměrným přítokem 4.5 m3/s, tedy v 10 hod 45 dne 15.8. V této době se již do metra začíná stahovat stojatá voda z Karlína. K tlakovému uzávěru UT 1615 před stanicí Muzeum A (kóta 178.0 m n.m., objem 20500 m3) voda dosahuje ve 12 hod 15. Plnicí průtok je nyní 3.8 m3/s. Ke kótě 182.0 m n.m. dosahuje hladina v trasách A i B (Florenc – Smíchovské nádraží) v 13 hod 15 (objem 10800 m3, plnicí průtok 3.1 m3/s). Poté ještě dochází k vystoupání hladin v trase A i posuzované B na kótu 184.0 m n.m. přelitím části objemu z trasy B mezi stanicí Florenc a Palmovka. Celkový objem vody na trase A je nyní přibližně 173000 m3 (23000 m3-eskalátorové tunely a další prostory, 150000 m3-traťové tunely a nástupiště). Na přítoku celkového objemu do trasy A se podílí průchodky objemem 35000 m3 a stavební závady (příčka ve štole kabelového propojení) objemem 138000 m3. Kolem 14. hodiny dne 15.8. se tedy situace v trase A stabilizuje. Po dobu přibližně do 15. hodiny 15.8. odolávají přetlaku asi 10 m vodního sloupce průchodky a těsnění kolejnic v profilu tlakových uzávěrů UT 1615 a 1616. V 15 hod 30 je zjištěn rychlý nátok vody od těchto uzávěrů směrem k Muzeu. Prostor mezi stanicí Muzeum a UT 1615 se začíná plnit průtokem přibližně 1.1 m3/s. Po 10 minutách dosahuje voda ke kótě 181.0 m n.m. a začíná vtékat do prostor stanice Muzeum A. Současně se rychle snižují průtoky v návaznosti na snižování rozdílu hladin mezi zatopeným a zatápějícím se úsekem. Časový postup zatápění stanice Muzeum je dále následující: čas (h) 15 40 16 50 0 30 (16.8) hladina (m n.m.) 181.0 182.0 184.0 plnicí průtok (m3/s) 1.0 0.5 0.4 Dále se přítok do prostoru stanice Muzeum snižuje a ustává kolem 5 hodiny ranní dne 16.8. V tuto dobu ustává proudění v celém zatopeném systému metra. Nátok vody do metra z povrchu ustává odpoledne dne 15.8. K zatopení stanice Muzeum dochází již pouze vodou akumulovanou v zatopené části metra (trasa B). Rozbor přítoků do prostor metra násoskovým režimem výtlaků čerpacích stanic (obrázek 2) Při běžném provozu metra se ze stanic zatopených při povodni čerpalo celkem 1450 m3 vody za jeden den. Na trase A 200 m3 za den, na trase C 150 m3 za den a na trase B 1100 m3 za den. Na čerpaném objemu na trase B (v rozsahu zatopených stanic) se více než jednou polovinou (600 m3) podílí jediná čerpací stanice ZN 20 pod Vltavou mezi stanicemi Anděl a Karlovo náměstí. Přítok vody do prostor metra zpětným prouděním ve výtlacích čerpacích stanic byl proveden na základě soupisu čerpacích stanic jednotlivých tras metra, výsledků revize polohy zpětných armatur na výtlacích provedené po povodni a další projektové dokumentace. Z rozborů plnění prostor metra násoskovým režimem čerpacích stanic vyplývá, že vliv tohoto jevu na zatopení metra byl zanedbatelný. Objem vody přiteklý do metra zpětným prouděním (viz. obr. 2) byl přibližně 7200 m3 (celkový objem vody v metru – 1104000 m3). 78 Závěr Příčiny zaplavení metra byly seřazeny podle rozsahu jeho zatopení (příspěvku k objemu vody v systému metra) následovně: poruchy průchodek, netěsnosti stavební závady překročení parametrů návrhové povodně Q100 (prostory naplněné shora chráněné uzávěry pouze na Q100) neuzavřené prostupy poruchy technologie 44 % 28 % 18 % 6% 4% Poměr mezi překročením parametrů návrhové povodně Q100 a ostatními příčinami zaplavení metra vyjádřený poměrem 18 % a 82 % (viz. tabulky výše) je určen poměrně přesně. Rozdělení na jednotlivé dílčí příčiny uvnitř zmíněných 82 % se může měnit v rozmezí několika jednotek procent mezi dílčími příčinami. Přítok vody do metra zpětným prouděním ve výtlacích čerpacích stanic byl zanedbatelný. Objem vody zaplavující metro během srpnové povodně tímto způsobem je přibližně 7200 m3, tedy 0.65 % celkového objemu vody. Obrázek 2 Z pohledu rizikové analýzy bylo zajímavým zjištěním, že zásadní vliv na zaplavení metra a vznik následných primárních škod i škod sekundárních způsobených vyřazením části dopravního systému z provozu byly velmi levné a jednoduché prvky. Poměr mezi jednou korunou na straně příčin a následků byl extrémně vysoký, nicméně jsme jej dosud nekvantifikovali. U poruch a katastrof inženýrských staveb však tato situace bývá častá. V rámci řešení výzkumného úkolu zaměřeného na technologické prvky hydrotechnických staveb se budeme zabývat zpětně i tímto problémem pražského metra před 10 lety. Výsledky budou velmi podnětné pro řešenou problematiku spolehlivosti různých 79 technických prvků v provozu a jejich dopad na bezpečnost. V tomto případě je velmi zajímavá zejména kvantifikovatelnost důsledků vzniklé situace a vztahu mezi příčinou a následkem. Tento příspěvek vznikl v souvislosti s řešením grantového úkolu VG20102014056 Zvýšení spolehlivosti manipulačních objektů na vodních dílech pro překonání krizových situací za živelních pohrom a provozních havárií. Kontakty na autory 1. doc. Ing. Ladislav Satrapa, CSc., Katedra hydrotechniky, Fakulta stavební ČVUT v Praze, Thákurova 7, 166 29 Praha 6, e-mail: [email protected] 2. doc. Dr. Ing. Pavel Fošumpaur, Katedra hydrotechniky, Fakulta stavební ČVUT v Praze, Thákurova 7, 166 29 Praha 6, e-mail: [email protected] 80 TÉMATICKÝ BLOK B – POVODŇOVÁ PREVENCE 81 82 IMPLEMENTACE POVODŇOVÉ SMĚRNICE ES Jos e f REIDINGER Abstrakt Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2007/60/ES ze dne 23. října 2007 o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik ukládá členským státům, aby na svém území ve stanovených termínech postupně prováděly vyhodnocení povodňového nebezpečí a povodňových rizik a zpracovaly získané informace v podobě příslušných map a poté je zohlednily v plánech pro zvládání povodňových rizik za účelem snížení povodňových rizik ve vybraných oblastech. Referát hodnotí současný stav implementace a zabezpečení dalších kroků. Implementace povodňové směrnice ES v ČR Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2007/60/ES ze dne 23. října 2007 o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik (Povodňová směrnice) vstoupila v platnost 26. listopadu 2007. Jejím zavedením si vodní politika EU v návaznosti na směrnici 2000/60/ES ze dne 23. října 2000, kterou se stanoví rámec pro činnost Společenství v oblasti vodní politiky (Rámcová směrnice o vodách) stanovila za úkol vytvořit rámec pro vyhodnocování a zvládání povodňových rizik za účelem omezení rizika nepříznivých účinků spojených s povodněmi ve Společenství, zejména na lidské zdraví, životní prostředí, kulturní dědictví a hospodářskou činnost Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2007/60/ES ze dne 23. října 2007 o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik ukládá členským státům, aby na svém území ve stanovených termínech postupně prováděly vyhodnocení povodňového nebezpečí a povodňových rizik a zpracovaly získané informace v podobě příslušných map a poté je zohlednily v plánech pro zvládání povodňových rizik za účelem snížení povodňových rizik ve vybraných oblastech. Nejdůležitějšími kroky pro implementaci Povodňové směrnice jsou: a) 26. 11. 2009: transpozice do národních právních a prováděcích předpisů k implementaci směrnice, b) do 26. 5. 2010: stanovení příslušných orgánů zodpovědných za implementaci a příp. odchylky od přiřazení území k určité správní jednotce (čl. 3), c) do 22. 12. 2010: uplatnění přechodných opatření (čl. 13), d) do 22. 12. 2011: předběžné vyhodnocení povodňových rizik a určení oblastí s potenciálně významným povodňovým rizikem (čl. 4, 5), e) do 22. 12. 2013: zpracování map povodňového nebezpečí a map povodňových rizik (čl. 6), f) do 22. 12. 2015: zpracování plánů pro zvládání povodňových rizik pro oblasti povodí (čl. 7, 8), g) koordinace se směrnicí 2000/60/ES, informování veřejnosti a konzultace s veřejností (čl. 9, 10). Výsledky prací (vyhodnocení, mapy a plány) musí být Komisi k dispozici do třech měsíců po uplynutí uvedených termínů. Nejdůležitější práce musí být provedeny v letech 2010 až 2015, tj. v průběhu šesti let. Poté bude třeba přezkoumat a popř. aktualizovat předběžné hodnocení povodňových rizik do 22. 12. 2018, mapy povodňového nebezpečí a mapy povodňových rizik do 22. 12. 2019, plány pro zvládání povodňových rizik do 22. 12. 2021 a následně každých šest let. 83 K jednotlivým krokům: a) Transpozice do národních právních a prováděcích předpisů Směrnice byla zohledněna v novele vodního zákona č. 150/2010 Sb. s účinností od 1. 8. 2010 a prováděcí vyhláškou č. 24/2011 Sb. o plánech povodí a plánech pro zvládání povodňových rizik. b) Stanovení příslušných orgánů zodpovědných za implementaci Za implementaci Směrnice je zodpovědné Ministerstvo životního prostředí a Ministerstvo zemědělství. Pro implementaci Směrnice byla ustavena národní pracovní skupina “Povodňová směrnice”, která se pravidelně schází od roku 2008 a jejímiž členy jsou zástupci kompetentních ministerstev, správci povodí, Český hydrometeorologický ústav a Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka. Širší skupina pro implementaci zahrnuje zástupce odborů životního prostředí, územního rozvoje a krizového řízení krajů ČR, kteří jsou jmenovaní od ledna 2011. K informování veřejnosti o procesu implementace je využívaný Povodňový informační systém (POVIS), kde jsou uveřejňované veškeré aktuality a dokumenty s implementací spojené. c) Uplatnění přechodných opatření ČR neuplatnila přechodná opatření, tj. že by deklarovala splnění některý z kroků do konce roku 2010 a jejich následné vynechání v požadovaném termínu. d) Předběžné vyhodnocení povodňových rizik a určení oblastí s potenciálně významným povodňovým rizikem Povodňová rizika byla předběžně vyhodnocena v souladu s požadavky Směrnice pro celé území v České republice stejným přístupem za využití prostředků prostorové analýzy GIS. Podrobný popis zvoleného postupu je popsaný v Metodice předběžného vyhodnocení povodňových rizik v České republice. Základem byly informace a standardní databáze dostupné v ČR: Zprávy o minulých povodních Zprávy komplexních projektů vyhodnocení významných povodní Hydrologické charakteristiky návrhových povodní (doba opakování 5, 20, 100 let) Vymezená a stanovená záplavová území (doba opakování 5, 20, 100 let) Digitální báze vodohospodářských dat DIBAVOD Základní báze geografických dat (měřítko1:10 000) Data ČSÚ: trvale žijící obyvatelé a ekonomické aktivity Databáze kulturních památek NPÚ IRZ Integrovaný registr znečištění (zahrnuje registry podle IPPC) Rozlivy povodní v letech 1997, 2002, 2006 Priority povodňové ochrany krajů (zpracované pro 1. cyklus plánů oblastí povodí) Pro výběr oblastí s potencionálně významným povodňovým rizikem podle čl. 5 Směrnice byla, v souladu se zvolenými hledisky povodňového ohrožení, pro každou hodnocenou obec použita dvě základní kritéria: 25 a více obyvatel obce dotčených povodňovým nebezpečím za rok 70 a více mil. Kč hodnoty majetku dotčeného povodňovým nebezpečím za rok. 84 Jako doplňková hlediska byly použity informace o lokalizaci významných potencionálních zdrojů znečištění v záplavových územích scénáře Q100 a informace o významných památkově chráněných objektech v záplavovém území scénáře Q100. Základní aplikaci uvedených kritérií pro výběr obcí s potenciálně významným povodňovým rizikem provedl VÚV TGM v prostředí GIS. Posouzení povodňového rizika v podélném profilu vodních toků a pospojování do souvislých úseků s potenciálně významným povodňovým rizikem provedli ve své územní působnosti správci povodí. Celkem v České republice bylo vymezeno 2 965 km vodních toků s významným povodňovým rizikem, což je 26 % délky z vyhodnocovaných vodních toků. Výsledky této etapy jsou podrobně popsány ve zprávě „Předběžné vyhodnocení povodňových rizik v České republice“, uveřejněné na POVIS dne 22. prosince 2011. Obr. 1 Vymezení oblastí s potenciálně významným povodňovým rizikem v ČR e) zpracování map povodňového nebezpečí a map povodňových rizik Tento finančně velmi náročný úkol je řešen pomocí Operačního programu Životní prostředí. Jednotlivé státní podniky Povodí podle Metodiky tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik (Věstník MŽP č. 4/2010) a standardizace schválené MŽP podaly žádost o dotaci v rámci 6., 14. a 27. výzvy na všech 269 úseků vodních toků o celkové délce 2965 km. Výstupy by měly být dokončeny v požadovaném termínu nejpozději do 22. 12. 2012. f) zpracování plánů pro zvládání povodňových rizik pro oblasti povodí Do konce roku 2014 budou zpracovány 3 plány pro zvládání povodňových rizik pro českou část povodí Labe, Odry a Dunaje a současně 269 dokumentací oblastí s významným povodňovým rizikem jako samostatných příloh plánů dílčích povodí. Ve stejném termínu budou připraveny i 3 mezinárodní plány pro zvládání povodňových rizik 85 v povodí Labe, Odry a Dunaje v rámci pracovních skupin mezinárodních komisí (MKOL, MKOOpZ a MKOD). Součástí plánů budou i návrhy možných opatření ke snížení povodňových rizik. V roce 2015 bude následovat připomínkování a projednávání tak, aby mohly být všechny schváleny nejpozději do 22. prosince 2015. Obr. 2 Hranice mezinárodních povodí Dunaje, Odry a Labe v České republice g) koordinace se směrnicí 2000/60/ES, informování veřejnosti a konzultace s veřejností Koordinace se směrnicí 2000/60/ES, obdobně jako informování veřejnosti a konzultace s veřejností je součástí harmonogramu prací, který je od května do listopadu letošního roku předložen veřejnosti k připomínkám a do konce roku po vyhodnocení připomínek bude přijat. V něm se předpokládá, že jak plány pro zvládání povodňových rizik, tak plány povodí budou veřejnosti zpřístupněny společně a i vyhodnocení připomínek bude probíhat ve vzájemné spolupráci. Závěr Povodňová směrnice je významným doplňkem stávající legislativy Společenství v oblasti nakládání s vodami. Je nutno zdůraznit, že je rovnocenná s Rámcovou směrnicí pro vodní politiku a zcela shodná s jejím obsahem. Směrnice ponechává členským zemím určitou svobodu ve stanovování úrovně ochrany a opatření, která je nutno přijmout pro zajištění stanovené úrovně ochrany. Současně ale vyžaduje posouzení vlivu protipovodňových opatření na povodňová rizika níže po toku i na stav vodních útvarů. Kontakty na autora Ing. Josef Reidinger, Ministerstvo životního prostředí, Vršovická 65, 100 10 Praha 10, e-mail: reidinger @mzp.cz 86 HODNOCENÍ POVODŇOVÝCH RIZIK Karel DRBAL Abstrakt V rámci procesu zavádění směrnice EU 2007/60/ES do podmínek ČR a v tzv. fázi předběžného vyhodnocení rizik bylo provedeno vymezení oblastí s významným povodňovým rizikem. V těchto oblastech již probíhá vyjádření parametrů povodňového nebezpečí a míry vyplývajících rizik do specializovaných map. Uvedené činnosti, které zajišťují správci povodí prostřednictvím projektů financovaných z prostředků OPŽP, představují získání podrobných informací o povodňovém nebezpečí a povodňových rizicích v záplavových územích, resp. v záplavových územích pro téměř 3000 km úseků významných vodních toků. K posouzení míry ohrožení urbanizovaných území povodněmi z přívalových srážek byla v již zmíněné fázi předběžného vyhodnocení rizik využita metoda identifikace kritických bodů. Cílem příspěvku je uvedení principů postupů použitých právě pro vymezení oblastí s významným povodňovým rizikem. Současně budou představeny metody, které jsou doporučeny odborné veřejnosti poprvé v Metodice tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik, Věstník MŽP č. 4/2010. 1. Úvod Území České republiky je převážně vystaveno dvěma hlavním typům povodňového nebezpečí. Z nedávné minulosti máme v živé paměti jak problémy spojené s odstraňováním následků povodní z regionálních dešťů, tak nově se snažíme rozumnou měrou předcházet a minimalizovat škody povodní z přívalových srážek. Uplatnění systémových přístupů v řešení ochrany před negativními účinky povodní a dalšími průvodními jevy vyžaduje provedení několika nezbytných logických kroků. Z obecného pohledu zmíněná posloupnost činností znamená: (i) aktuální vyjádření míry nebezpečí, (ii) věrohodnou kvantifikaci možných dopadů, (iii) volbu hledisek klasifikace a kritérií výběru nezbytných k definování splnitelného cíle/cílů ochrany, (iv) návrh postupů k dosažení cílů, (v) vypracování variant srovnatelných z pohledu plnění cílů, resp. účelů, (vi) výběr optimálního řešení. Výsledným řešením se zcela celý postup neuzavírá, protože po následném zahrnutí obtížně kvantifikovatelných hledisek či upřesnění požadavků může nastat korekce cílů a proces se vrací do kroku (iii). Pokud za spíše obecně vnímané sousloví „splnitelný cíl“ dosadíme „udržitelná ochrana“, kde pojem udržitelnost reprezentuje vybalancování střetů zájmů, kolizí aktivit, a zejména nebo v součtu efektivní výši pořizovacích a provozních nákladů, pak uplatnění naznačeného postupu vyžaduje přípravu řady metodik, na základě kterých je možné objektivizovat jednotlivé kroky. Požadavek na uplatňování objektivních postupů posuzování míry povodňového nebezpečí, vyjádření povodňového rizika a stanovení výše možných škod patří k velmi aktuálním problémům s celospolečenským významem. Nezbytnost propracovaných postupů, které ve výše nastíněném postupu reprezentují kroky (i) a (ii), připomínaly doporučení z výsledných zpráv vyhodnocení katastrofálních povodňových situací zejména z let 1997, 2002, 2006. I když výzkum prakticky využitelných metod v podmínkách České republiky probíhal od druhé poloviny 90. let (projekty VaV/650/5/02, SP/1c2/121/07), zavádění těchto postupů do právního rámce a rutinní praxe akcelerovalo schválení Směrnice Evropského parlamentu a Rady 2007/60/ES o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik – Directive of the European Parliament and of the Council on the assessment and management of flood risks (dále Směrnice 2007/60/ES) v říjnu 2007. Tento právní dokument ukládá členským státům EU povinnost postupně na jejich území vyhodnotit povodňové nebezpečí, riziko a pořízené informace zpracovat do formy příslušného mapového vyjádření. Termíny vypracování 87 zmíněných dokumentů včetně postupů jak efektivně zmírnit možné dopady povodní jsou v návrhu Směrnice 2007/60/ES uvedeny následující posloupností vyžadovaných aktivit: do 22. 12. 2011 dokončit předběžné vyhodnocení povodňových rizik, do 22. 12. 2013 zajistit dokončení map povodňového nebezpečí a rizik, do 22. 12. 2015 zajistit dokončení a zveřejnění plánů pro zvládání povodňových rizik. Splnění uvedených úkolů znamenalo iniciaci procesu implementace Směrnice 2007/60/ES do právního prostředí a institucionálního rámce České republiky již od druhé poloviny roku 2007 v gesci MŽP ČR. Činnosti, které souvisejí se zmíněným procesem, probíhají i nyní. Nicméně je vhodné zmínit ty z aktivit, jejichž minimálně metodická část je připravena k použití. V intencích požadavků Směrnice 2007/60/ES byla v České republice již ukončena fáze tzv. předběžného vyhodnocení povodňových rizik, jehož cílem je na území našeho státu identifikovat oblasti s potenciálně významným povodňovým rizikem. Pro další krok byly vypracovány a ověřeny postupy pro tvorbu map povodňového nebezpečí a zejména map povodňových rizik, které umožní přesně identifikovat místa s vysokou mírou povodňového rizika vzhledem k současnému způsobu využívání příslušného území. 2. Definice povodňového rizika Pojem „riziko“ je velmi frekventovaným termínem a tedy má jistě celou řadu významů, které odpovídají hůře či lépe popisovanému jevu či realitě. Povodňové riziko je vyjádřeno nejčastěji jako kombinace pravděpodobnosti výskytu nežádoucího hydrologického jevu (povodně) a odpovídajících potenciálních povodňových škod. V širších souvislostech pak může být povodňové riziko vyjádřeno jako kombinace pravděpodobnosti výskytu nežádoucího jevu (povodně, scénáře nebezpečí) a jeho nepříznivých dopadů na lidské zdraví, životní prostředí, kulturní dědictví a hospodářskou činnost. 3. Předběžné vyhodnocení povodňových rizik Stěžejním cílem předběžného vyhodnocení povodňových rizik bylo vybrat na základě co nejširšího plošného posouzení povodněmi ohrožených území takové oblasti, kde jsou povodňová rizika významná a pro které je žádoucí a současně i reálně možné v průběhu šesti let platnosti prvních plánů oblastí povodí, tj. do roku 2015, připravit plány pro zvládání povodňových rizik, a to na základě zpracování map povodňového nebezpečí a map povodňových rizik. Vedle schopnosti postihnout hodnocením co největší část území státu, kde mohou existovat povodňová rizika, je tedy podstatným požadavkem na použitou metodiku i nabídnout co nejobjektivnější kriteria pro stanovení významnosti rizik při potřebě porovnat i oblasti s velmi rozdílnými podmínkami fyzicko-geografickými, s rozdílným využitím území a s výraznými rozdíly v míře ohrožení povodňovým nebezpečím. Z uvedeného vyplývá, že základní otázkou pro nastartování procesu předběžného vyhodnocení povodňových rizik je exaktní vymezení obsahu sousloví „významné povodňové riziko“. Uvedená Směrnice 2007/60/ES vyžaduje, aby tento proces byl založen na dostupných nebo snadno odvoditelných informacích a aby byl opakovatelný v šestiletých plánovacích cyklech. Současně ponechává definici „významnosti“ na každém z členských států EU. K předběžnému vyhodnocení povodňových rizik v České republice byly použity zásadně standardně zpracovávané databáze poskytující podklady zejména o lokalizaci a prostorovém vymezení dále uvedených prvků a způsobů využití území, případně informace využitelné pro posouzení nebo vyhodnocení následků, ke kterým by mohlo docházet při zasažení příslušných 88 objektů povodněmi. Jednalo se zejména o následující podkladové informační zdroje především ve formě databází GIS: Vymezení záplavových území pro standardně zpracovávané povodňové situace z regionálních srážek pro průtoky s dobou opakování 5, 20 a 100 let, příp. jiné, databáze DIBAVOD; Počty trvale bydlících osob lokalizované podle adresných bodů budov, databáze Registr sčítacích obvodů (ČSÚ), databáze Budovy, databáze katastrálních území (ČÚZaK); Hodnota fixních aktiv (rok 2006) v územních jednotkách pro stanovení odhadu majetku dotčeného projevy povodňového nebezpečí na zastavěných plochách a v dopravní infrastruktuře; Vymezení zastavěných ploch podle druhu využití a lokalizace silniční dopravní infrastruktury v databázích ZABAGED; Lokalizace objektů, ve kterých se nakládá s nebezpečnými látkami podléhajícími předpisům o integrované prevenci a omezování znečištění (směrnice 96/61/ES a navazující předpisy) a které mohou způsobit havarijní znečištění vod a životního prostředí při zasažení středním scénářem povodňového nebezpečí (Q100). Databáze IRZ (Integrovaný registr znečištění), RPZZ (Registr průmyslových zdrojů znečištění) a krizové plány těchto objektů; Lokalizace kulturních a historických památek (databáze Národního památkového ústavu - NPÚ) s doprovodnými informacemi o závažnosti jejich ohrožení záplavovou vodou středním scénářem povodňového nebezpečí (Q100). 3.1 Přípravné vyhodnocení povodňových rizik Předběžné vyhodnocení povodňových rizik bylo založeno na využití dvou základních hledisek, podle kterých lze dopad povodňového nebezpečí kvantifikovat. Kvantitativní vyjádření parametrů základních hledisek předběžného vyhodnocení povodňového rizika, které je založeno na definici rizika (viz kap. 2), bylo provedeno pro jednotlivé scénáře povodňového nebezpečí. Základními hledisky pro výběr oblastí s významným povodňovým rizikem byly zvoleny: počet obyvatel pravděpodobně dotčených povodňovým nebezpečím v záplavových územích, podle všech dostupných scénářů nebezpečí (zejména Q5, Q20, Q100), v průměru za roků; hodnota majetku na zastavěných plochách a příslušejícího do silniční dopravní infrastruktury pravděpodobně dotčeného povodňovým nebezpečím v záplavových územích, podle všech dostupných scénářů nebezpečí (zejména Q5, Q20, Q100), v průměru za rok. Počet obyvatel a hodnota majetku (fixních aktiva) dotčené projevy povodňového nebezpečí pro jednotlivé scénáře určité doby opakování byly stanoveny jako průniky plochy příslušného záplavového území pro průtok Qn, ploch sčítacích obvodů a ploch odpovídajícího typu zastavěného území v základní územní jednotce konkrétní obce. Při vyčíslení hodnoty dotčeného majetku se předpokládalo v rámci správních jednotek, pro které ČSÚ byly poskytnuty údaje o hodnotě fixních aktiv, jeho rovnoměrné rozložení na jednotku plochy zastavěného území ve všech obcích příslušné správní jednotky. 89 Pomocná hlediska sloužila k upřesnění rozsahu oblastí s významným povodňovým rizikem, po jejich vymezení podle základních hledisek při nastavení kriterií podle kap. 3.2. Jednalo se o následující údaje: povodňové ohrožení objektů, ve kterých se nakládá s nebezpečnými látkami a mají proto potenciál způsobit havarijní znečištění vody nebo životního prostředí při zasažení povodní Q100; povodňové ohrožení kulturních a historických památek při Q100; Za povodňové ohrožení zmíněných objektů se považoval stav, kdy byla indikována lokalizace některého objektu v ploše záplavového území pro průtok Q100 a současně bylo z podkladových informací o objektech patrné, že zasažením objektu rozlivem může dojít k ohrožení vod nebezpečnými látkami nebo k ohrožení památkově chráněného objektu. Odhad zvětšeného rozsahu ohrožení území scénářem extrémního povodňového nebezpečí – Q500; 3.2 Vymezení oblastí s významným povodňovým rizikem K vlastnímu vymezení oblastí s významným povodňovým rizikem bylo na základě testovacích analýz doporučeno použít pro základní hlediska toto nastavení kriterií: počet obyvatel dotčených povodňovým nebezpečím ≥ 25 obyv./rok, hodnota dotčených fixních aktiv povodňovým nebezpečím ≥ 70 mil. Kč/rok, přičemž do výběru jsou zahrnuty všechny základní územní jednotky (ZÚJ) měst a obcí, ve kterých je naplněna alespoň jedna z podmínek kombinovaného kriteria. Za oblast s významným povodňovým rizikem je považován úsek hlavního toku vymezený ZÚJ, kde byla naplněno a překročeno uvedené kriterium (obr. 1). Obr. 1 Identifikace území s významným povodňovým rizikem na základě kombinovaného kritéria 25 a více obyvatel anebo 70 a více mil. Kč hodnoty majetku dotčených povodňovým nebezpečím v průměru za rok (označené černě - celkem 308 základních územních jednotek) 90 V případě, že vybrané základní územní jednotky spolu nesousedí, byly spojeny vymezené úseky do jednoho souvislejšího úseku toku buď na základě vyhodnocení pomocných hledisek, nebo s ohledem na praktickou řešitelnost hydrologických souvislostí. Ukázalo se, že je žádoucí provést i analýzu jednotlivých případů obcí, kde podle vyhodnocení základních kriterií nebylo dosaženo hodnot zvolených mezí (25 obyv./rok, 70 mil. Kč/rok majetku), jestli tato situace nenastala jako následek použitých zjednodušení. Předpokládá se, že při následných aktualizacích předběžného vyhodnocení povodňových rizik v šestiletých cyklech se nastavení hodnot pro základní hlediska upraví, např. podle postupu realizace plánu pro zvládání povodňových rizik přijatého v předchozím plánovacím cyklu. 3.3 Výstupy Výsledkem analýz je vymezení úseků toků a také seznam obcí, u kterých jsou povodňová rizika předběžně vyhodnocena jako významná a pro které budou následně zpracovávány mapy povodňového nebezpečí, mapy rizik a plány pro zvládání povodňových rizik v rámci dalšího šestiletého cyklu příprav plánů povodí. V době zpracování úlohu předběžného vyhodnocení povodňových rizik byly dostupné údaje vymezených záplavových území pro 10 890 km toků, což představuje cca 67 % tzv. významných vodních toků (Vyhláška č. 178/2012 Sb.). Tab. 1 uvádí aktuální hodnoty parametrů základních hledisek předběžného vyhodnocení povodňového rizika pro jeden ze scénářů povodňového nebezpečí na těchto tocích (Q100). Z pohledu směrnice 2007/60/ES se jedná z hlediska četnosti výskytu o reprezentanta středních situací (scénáře nebezpečí). Z dostupných údajů vyplývá, že rozlivy jevů s pravděpodobností výskytu 1 % mohou být dotčeny základní územní jednotky 3006 měst a obcí v ČR. Celkový počet obyvatel v těchto obcích představuje 84% podíl obyvatel České republiky. Hodnota majetku měst a obcí jejichž základní územní jednotka je dotčena rozlivy Q100 pak dosahuje 82 % hodnoty fixních aktiv ČR za rok 2006. Jednotlivá hlediska nelze uplatnit na všechny z 3006 měst a obcí, neboť bytové domy jsou dotčeny rozlivy v 1819 obcích, komunikace v 2813 případech a zastavěné plochy pak v 2490 městech a obcích. Existuje také nezanedbatelná množina měst a obcí, pro které není vyhodnoceno žádné ze zvolených hledisek, protože rozlivem byla dotčena „pouze“ zemědělská či lesní půda v jejich ZÚJ. Tab. 1 Hodnoty parametrů základních hledisek předběžného vyhodnocení povodňového rizika pro rozlivy s dobou opakování 100 let Zastavěné Trvale Komunikace plochy bydlící osoby [km] [ha] 10 160 406 388 950 185 091 Celkem za ČR Celkem v obcích dotčených 8 555 378 rozlivem Q100 Dotčeno rozlivem Q100 396 864 Podíl v dotčených obcích [%] 4,64 Hodnota majetku [mil. Kč] rok 2006 12 416 936 246 877 137 643 10 140 261 11 074 4,47 11 145 8,10 746 278 7,36 Hlavním výstupem je přehledná mapa oblastí povodí v České republice s vyznačenými úseky toků, které byly vyhodnoceny jako oblasti s významným povodňovým rizikem (obr. 2). Celková délka úseků významných vodních toků v oblastech, kde bylo vyhodnoceno povodňové riziko jako významné, činí 2 965 km. 91 Obr. 2 Úseky toků definující oblasti s významným povodňovým rizikem, 4. Postupy vyjádření povodňových rizik v záplavových územích Posuzování míry povodňového nebezpečí, vyjádření povodňového rizika a výše možných škod patří k velmi aktuálním problémům nejen ve vodním hospodářství. Směrnice 2007/60/ES ukládá členským státům pevnými časovými termíny povinnost postupně na jejich území vyhodnotit povodňové nebezpečí, riziko a tato vyhodnocení zpracovat do formy příslušného mapového vyjádření. Hlavním cílem vytvořené metodiky tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik (Drbal, 2011) patří poskytnutí podkladů pro kvalifikované rozhodování o využití území v rámci územního plánování i o potřebách a rozsahu opatření proti vzniku povodňových škod. Součástí analýzy by mělo být i členění inundačních území podle stupně povodňového rizika a stanovení priorit pro aplikaci protipovodňových opatření. Metodika představuje určité schéma postupů zaměřených na povodněmi ohrožená území. Jednotlivé pracovní fáze uvozují následující tři klíčové pojmy. Povodňové nebezpečí - charakterizuje stav s potenciálem způsobit nežádoucí následky (povodňové škody) v záplavovém území. Povodňové nebezpečí lze definovat také jako „hrozbu“ události (povodně), která vyvolá např. ztráty na lidských životech, škody na majetku, přírodě a krajině. Kvantifikace povodňového nebezpečí se provádí na základě hodnot charakteristik průběhu povodně. Zranitelnost území - vlastnost území, která se projevuje jeho náchylností k poškození a škodám v důsledku malé odolnosti vůči extrémnímu zatížení povodní, tj. v důsledku tzv. expozice. Pojem povodňové riziko, jehož definice je uvedena v kap. 2, vyjadřuje syntézu účinků povodňového nebezpečí, zranitelnosti a expozice. 92 4.1 Charakteristiky průběhu povodně Povodňové nebezpečí je vyjádřeno tzv. charakteristikami průběhu povodně pro zvolené scénáře povodňového nebezpečí. Jedná se o rozsahy rozlivů, hloubky zaplavení a rychlosti proudění vody. Podstatou vyjádření povodňového nebezpečí je určení prostorového rozdělení zmíněných charakteristik a jejich zpracování do podoby tzv. map povodňového nebezpečí pro jevy s dobou opakování 5, 20, 100 a 500 let. V současné době je k dispozici více platforem programového vybavení, které umožňují efektivní hydraulické modelování či prostorové analýzy. Výsledné datové sady mají různý formát i přesnost a metodika nabízí odpovídající formy vizualizace výstupů (obr. 3, 4). Obr. 3 Příklad mapy hloubek a rychlostí na podkladu 1D hydrodynamického modelu pro scénář Q100 (Ivančice) Obr. 4 Příklad mapy rychlostí na základě výsledků 2D hydrodynamického modelu pro scénář Q100 (Břeclav) 93 4.2 Metoda matice rizika Hodnocení povodňového ohrožení a povodňového rizika záplavových území je prováděno pomocí tzv. metody matice rizika. Jedná se o jeden z nejjednodušších postupů pro hodnocení potenciálního ohrožení a rizika v záplavových územích. Metoda nevyžaduje kvantitativní odhad škody způsobené vybřežením vody z koryta, ale vyjadřuje povodňové riziko pomocí tzv. škálování. Postup metody spočívá v následujících krocích: • Kvantifikace povodňového nebezpečí – výpočet intenzity povodně (obr. 5); • Stanovení povodňového ohrožení pomocí matice rizika; • Určení ploch s nepřijatelným rizikem. Vstupními daty jsou výsledky hydraulického modelování: hloubka vody a rychlost proudění pro scénáře s dobou opakováni 5, 20, 100 a 500 let. Nově zaváděnou veličinou je intenzita povodně (IP), která představuje měřítko ničivosti povodně a je definována jako funkce hloubky vody h [m] a rychlosti vody v [m/s]. Výpočet IP je třeba provést pro všechny sledované scénáře povodňového nebezpečí (standardně pro dobu opakování 5, 20, 100 a 500 let). Výsledkem výpočtů jsou rastrová data, ve kterých každá buňka rastru obsahuje údaj o intenzitě povodně IP pro jednotlivé povodňové scénáře. Obr. 5 Stanovení intenzity povodně IPi Povodňové ohrožení Ri se pro i-tý povodňový scénář odpovídající kulminačnímu průtoku s dobou opakování Ni let s pravděpodobností překročení pi je možné stanovit dvěma způsoby: a) klasifikací pomocí matice rizika; b) pomocí výpočtového algoritmu (obr. 6). Obr. 6 Stanovení povodňového ohrožení Ri 94 V dalším kroku se provádí vyhodnocení maximální hodnoty ohrožení R pro jednotlivé dílčí ohrožení Ri odpovídající i-tým scénářům nebezpečí (průchodu N-letého kulminačního průtoku) dle vztahu n R( x , y ) max Ri , (1) i 1 kde n značí počet hodnocených (vstupujících) scénářů povodňového nebezpečí. Výsledkem je jedna rastrová vrstva obsahující maximální hodnoty ohrožení R ve studovaném území. Výsledné maximální hodnoty ohrožení se zobrazují pomocí barevné škály do mapy ohrožení (obr. 7). Záplavové území je tak rozčleněno z hlediska povodňového ohrožení. Obr. 7 Příklad mapy ohrožení s vyznačením hranic rozlivů (Břeclav) Toto členění umožňuje posouzení vhodnosti stávajícího nebo budoucího funkčního využití ploch a doporučení na omezení případných aktivit na plochách v záplavovém území s vyšší mírou ohrožení. Finální povodňové riziko se stanovuje průnikem informací o povodňovém ohrožení a zranitelnosti území. Jak uvádí tab. 2 jsou pro jednotlivé kategorie zranitelnosti území (způsobu užívání) v metodice stanoveny míry přijatelného rizika. Tab. 2 Míry přijatelného rizika Přijatelné riziko Kategorie zranitelnosti území Vysoké (červená) Lesy, zemědělská půda, zeleň Střední (modrá) Sport a hromadná rekreace Nízké (oranžová) Bydlení, Smíšené plochy, Občanská vybavenost, Technická a dopravní infrastruktura, Výrobní plochy a sklady 95 Výsledné mapy povodňového rizika zobrazují plochy jednotlivých kategorií využití území, u kterých je překročena míra tohoto přijatelného rizika (obr. 8). Uvnitř každé takové plochy jsou vyznačeny dosažené hodnoty ohrožení v barevné škále odpovídající tab. 2. Takto identifikovaná území představují exponované plochy při povodňovém nebezpečí odpovídající jejich vysoké zranitelnosti. U těchto ploch je nutné další podrobnější posouzení jejich „rizikovosti“ z hlediska zvládání rizika což představuje snížení rizika na přijatelnou míru. Obr. 8 Příklad mapy rizik (Břeclav) 5. Vyjádření povodňových přívalových srážek v ČR rizik vyplývajících z nebezpečí Problémem a současně charakteristikou povodní, pro které jsou příčinnými srážkami krátkodobé přívalové deště, je jejich nahodilost a tedy vysoká extremita z pohledu pravděpodobnostního vyjádření výskytu. Dalšími charakteristikami povodní z přívalových srážek jsou: možnost výskytu teoreticky na celém území státu, prakticky velmi omezená nebo málo přesná časoprostorová předpověď vypadnutí příčinných srážek, lokální rozsah důsledků zesilovaný nesprávnými způsoby užívání území apod. Vlastní vymezení území, která jsou ohrožená povodněmi z přívalových srážek, pomocí postupu identifikace ploch rozhodujících z hlediska tvorby povrchového odtoku s nepříznivými účinky pro zastavěné části obcí (Drbal, 2009a) je úlohou, která obecně vyžaduje kombinaci více přístupů. Limitujícím faktorem je dostupnost využitelných dat pro celé území ČR. Zmíněný metodický postup byl vyvíjen a ověřován v podmínkách povodí Luhy a Jičínky, pravostranných přítoky Odry. Jedná se o lokality, které byly nejvíce postiženy projevy povodní v červnu 2009. Tvorba a následné ověřování postupu identifikace rozhodujících ploch z hlediska tvorby soustředěného povrchového odtoku a stanovení v zastavěném území obcí tzv. kritických bodů ohrožených soustředěným povrchovým odtokem a transportem splavenin z přívalových srážek v ČR vyžadovaly přípravu řady datových podkladů odpovídajícího rozsahu. 96 5.1 Pracovní postup Z hydrologicky korektního digitálního modelu terénu (DMT) vytvořeného interpolační metodou na základě vrstevnic ZABAGED je odvozena tzv. mapa směrů odtoku. Na základě analýzy směrů odtoku se následně provede pomocí hydrologického nástroje ArcGIS (funkce flow accumulation) generování akumulace odtoku a následné odvození hydrografické mikrosítě drah soustředěného povrchového odtoku (DSO) v závislosti na velikosti přispívající plochy. V místech, kde vygenerované linie drah soustředěného odtoku vnikají do zastavěné části obcí, jsou stanoveny tzv. kritické body (KB). Kritický bod je určen průsečíkem dané hranice zastavěného území obce (intravilánu) s linií dráhy soustředného odtoku s velikostí přispívající plochy ≥ 0,3 km2. Z hlediska plošného rozsahu příčinného jevu přívalových srážek a primárně lokálních důsledků následných povodní se dále uvažují ty kritické body, jejichž přispívající plocha nepřesáhne velikost rozlohy 10 km2. K identifikovaným KB jsou v prostředí ArcGIS na základě DMT s využitím hydrologických nástrojů ArcGIS (nadstavba ArcHydro) generovány polygony sběrných ploch - rozvodnice. Charakteristikami KB jsou klíčové atributy. Zvoleny byly základní fyzicko-geografické charakteristiky sběrných ploch KB. Vedle výměry jsou s využitím zonální statistiky posuzovány sklonitostní poměry, kdy pro jednotlivé sběrné plochy KB je stanoven průměrný sklon. Faktorem s významným vlivem na možné dopady povodní z přívalových srážek je způsob využití území. K jeho určení lze s dostatečnou přesností použít databázi krajinného pokryvu CORINE land cover, na základě které byl určen pro každou přispívající (sběrnou) plochu procentické zastoupení orné půdy. Z podrobných analýz vyplynulo, že rozhodující pro identifikaci problematických lokalit ve vztahu k přívalovým srážkám jsou následující charakteristiky. K výběru pak kritických lokalit (kritické body) byla doporučena kombinovaná kritéria: 0,3–10,0 km2, ≥ 3,5 %, ≥ 40 %. velikost přispívající plochy průměrný sklon přispívající plochy podíl plochy orné půdy v povodí Na základě šetření na modelových povodích, kde byly zjištěny škody i z ploch povodí se zastoupením orné půdy nižším než 40%, případně ploch zcela zalesněných, byl výběr provedený podle kritérií K1 až K3 rozšířen o kritické body s velikostí přispívající plochy od 1 km2 výše a současně s průměrným sklonem od 5% výše. Vedle uvedených kritérií byl uvažován další tzv. ukazatel kritických podmínek vzniku negativních projevů povodní z přívalových srážek vyjadřující pro konkrétní přispívající plochy kombinace fyzicko-geografických podmínek, způsobů využití území, regionálních rozdílů krajinného pokryvu a potenciálního výskytu srážek extrémních hodnot (ve vazbě na synoptické podmínky). 5.2 Výstupy V rámci České republiky bylo identifikováno podle uvedených kriterií celkem 9 261 kritických bodů. Grafické výstupy plošné lokalizace KB se specifikací na jednotku obce a KÚ jsou připraveny k využití generovaných výsledků zejména pro potřeby obecních úřadů potenciálně dotčených obcí. Využití výsledků se očekává pro účely návrhů úprav systémů protipovodňové ochrany ve vazbě na zpracování územně plánovacích dokumentací. 97 Připravené údaje agregované po správních celcích velikosti okresů mohou být také využity pozemkovými úřady pro potřebu zpřesnění procesu pozemkových úprav. Obr. 9 Identifikace kritických bodů (KB) s vymezenými přispívajícími plochami 6. Závěr V oblasti povodňové prevence, kam lze zařadit i přípravu metodických postupů, byly provedeny zásadní kroky. Přípravou objektivního postupu a vymezením oblastí s významným povodňovým rizikem pro podmínky České republiky, bylo definováno zadání pro následné práce na tvorbě podkladů pro výsledné vyjádření povodňových rizik. Bude se jednat o velice důležité podklady a informace zejména ve fázi rozhodování o případných protipovodňových opatřeních. Klíčovou úlohou bude posouzení jejich efektivnost z hlediska snížení rizika povodní a tímto způsobem bude dosaženo optimalizace využívání veřejných prostředků na zajišťování celostátně nebo regionálně srovnatelné standardní úrovně povodňové ochrany. Předběžné vyhodnocení povodňových rizik, výběr oblastí s významným povodňovým rizikem se bude následně revidovat a aktualizovat v rámci šestiletého cyklu procesu plánování v oblasti vod. Výsledky šetření počtů trvale bydlících osob popř. bytů, zastavěných ploch atd. dotčených povodní v ohrožených oblastech ukazují, že ohrožení povodňovým nebezpečím z rozlivů vodních toků se týká (pro střední scénář nebezpečí) méně než 5 % obyvatel ČR a cca 7 % hodnoty nemovitého i movitého majetku, který se nachází v záplavových územích. Uvedené souhrnné údaje jsou užitečné zejména v diskusi, která je vedena nad tématem stanovení standardu ochrany před negativními účinky povodní jako segmentu veřejných služeb v ČR. Údaje zjištěné pomocí analýz na dostupných datech na národní úrovni mohou přispět k doplnění argumentů, jak lépe a spravedlivě nastavit motivační prostředí v problematice povodňové prevence v ČR a pro její financování. Příspěvkem k řešení problematiky povodní z přívalových srážek je návrh postupů vizualizace stupně potenciálních dopadů tohoto typu povodňového nebezpečí a umožnit tak semikvantitativní vyjádření míry rizik pro zastavěná území obcí. Základním principem navrženého postupu je identifikace tzv. kritických bodů (KB) a ploch rozhodujících z hlediska tvorby soustředěného povrchového odtoku z přívalových srážek s nepříznivými účinky 98 pro zastavěné části obcí. Jedná se o přístup, který vymezuje kritická místa v rámci celé ČR jako výchozího materiálu pro hledání vhodné „národní“ strategie vedoucí ke zmírnění dopadů. Obdobně jako v případě map povodňového nebezpečí a rizik v záplavových územích významných vodních toků lze lokalizace KB využít zejména při tvorbě povodňových a krizových plánů a při návrzích dalších opatření. Výstupy pořízené podle navrženého postupu znamenají užitečné informace také zpracovatelům územně plánovacích dokumentací, pozemkových úprav a plánů povodí. Literatura [1] DRBAL, K. a kol. (2005): Návrh metodiky stanovování povodňových rizik a škod v záplavovém území a jeho ověření v povodí Labe. Zpráva řešení za rok 2005. Číslo projektu VaV/650/5/02, VÚV TGM, Brno, 144 s., 43 s. příl. [2] DRBAL, K. a kol. (2006): Návrh metodiky stanovování povodňových rizik a škod v záplavovém území. Urbanismus a územní rozvoj 5/2006. s 43-49. [3] DRBAL, K. a kol. (2006): Návrh nástroje hodnocení účinnosti realizovaných preventivních opatření ochrany před účinky povodní. Zpráva úkolu 3385 za rok 2006. VÚV TGM, Brno. [4] DRBAL, K. a kol. (2008): Metodika stanovování povodňových rizik a potenciálních škod v záplavovém území. VÚV TGM., Brno, 60 s. [5] DRBAL, K. a kol (2010): Návrh metodiky předběžného vyhodnocení povodňových rizik v České republice. MŽP Praha, 7 s. [6] DRBAL, K., ŠTĚPÁNKOVÁ, P.:(2008) Problems Solved in Context of Flood Directive Implementation in the Czech Republic. In Brilly, M., Šraj, M. XXIVth Conference of the Danubian Countries. Bled, Slovinsko, 2.6.2008. Ljubljana : Slovenian National Committee for the IHP UNESCO, 2008, s. 52—57. ISBN 978-961-91090-2-1. [7] DRBAL, K., a kol. (2009a) Metodický návod pro identifikaci KB. Brno: Ministerstvo životního prostředí ČR, 2009, 7 s. [8] DRBAL, K., (2009b) Proces implementace povodňové směrnice EU a problematika předběžného vyhodnocení povodňových rizik v ČR, příspěvek na konferenci Vodní toky 2009, Hradec Králové, 24. – 25.11.2009., ISBN 978-80-87154-70-0, Lesnická práce, s.r.o., Kostelec nad Černými lesy, 2009. [9] DRBAL, K. a kol. (2011) Metodika tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik. VÚV TGM, Ministerstvo životního prostředí ČR, Praha, 84 s. [10] ŘÍHA, J. a kol., (2005): Riziková analýza záplavových území. Práce a studie Ústavu vodních staveb FAST VUT Brno, Sešit 7, CERM, 286 s., ISBN 80–7204-404–4. [11] ŘÍHA, J. a kol. (2006): Vyhodnocení jarní povodně 2006 na území ČR – Riziková analýza (Svratka, Svitava). VUT Brno, FAST, Ústav vodních staveb, 38 s. [12] TICHÝ, M. (1994): Rizikové inženýrství. 1–Riziko a jeho odhad. Stavební obzor 9/94, s. 261–262 Kontakt na autora Ing. Karel Drbal, Ph.D., Výzkumný ústav vodohospodářský, T. G. Masaryka, v.v.i., Brno, Mojmírovo nám. 16, PSČ 612 00, e-mail: [email protected] 99 MAPY POVODŇOVÉHO NEBEZPEČÍ A RIZIK – POSTUPNÉ KROKY VEDOUCÍ K JEJICH ZPRACOVÁNÍ K a t eři na H Á N OV Á 1 , Fi l ip U R B AN 2 Abstrakt Mapy povodňového nebezpečí a povodňových rizik jsou součástí plánování v oblasti vod. Jejich cílem je poskytnutí kvalitních podkladů pro správné rozhodování o využití území a o potřebných protipovodňových opatřeních. Mapy se zpracovávají pro celé území ČR a mají být hotovy do 22. 12. 2013. Právní rámec Zpracování map povodňového nebezpečí a povodňových rizik (dále jen „mapy rizik“) je dáno § 25 zákona č. 254/2001 Sb., o vodách ve znění pozdějších předpisů (dále jen „VZ“) a jsou součástí plánování v oblasti vod. Detailněji se mapám rizik věnuje § 10 vyhlášky č. 24/2011 Sb., o plánech povodí a plánech pro zvládání povodňových rizik. V rámci procesu plánování v oblasti vod náleží postup zpracování map rizik do části přípravných prací (VZ § 25 odst (1), písm. a)), jež jsou podkladem pro zpracování návrhů plánů povodí a plánů pro zvládání povodňových rizik (dále jen „PpZPR“) dle VZ § 25 odst (1), písm. b) a pro plány povodí a PpZPR (VZ § 25 odst (1), písm. c)). Mapy rizik budou v souladu se schváleným časovým plánem a programem prací zveřejněny a zpřístupněny uživatelům vody a veřejnosti k připomínkám od 22. 6. 2013 do 22. 12. 2013. Obr. 1 Vymezené oblasti s potenciálně významným povodňovým rizikem v dílčím povodí Horního a středního Labe a uceleného úseku Dolního Labe 100 Řešené území Tento článek pojednává o zpracování map rizik v dílčím povodí Horního a středního Labe a uceleném úseku Dolního Labe (viz obrázek 1), jejichž zpracování zajišťuje Povodí Labe, státní podnik. Celkem je řešeno 30 oblastí s potenciálně významným povodňovým rizikem, z nichž nejdelším úsekem je část toku Labe v délce 331 km a naopak nejkratším je úsek toku Zdobnice v délce 3 km. Přehled všech zpracovávaných úsekům je uveden v následující tabulce: Tab. 1 Oblasti s potenciálně významným povodňovým rizikem v dílčím povodí Horního a středního Labe a uceleného úseku Dolního Labe ID ÚSEKU TOK ÚSEK (od – do) PL-1-1 PL-1-2 PL-1-3 PL-2-1 PL-2-2 PL-3 PL-4-1 PL-4-2 PL-5-1 PL-5-2 PL-5-3 PL-6 PL-7 PL-8-1 PL-8-2 PL-9 PL-10 PL-11 PL-12 PL-13 PL-14 PL-15-1 PL-15-2 PL-16-1 PL-16-2 PL-16-3 PL-17 PL-18 PL-19 PL-20 PL-21 PL-22 PL-23 PL-24 PL-25 Labe Labe Labe Jizera Jizera Kamenice Smědá Smědá Lužická Nisa Lužická Nisa Lužická Nisa Mohelka Bělá Klenice Klenice Mratínský potok Šembera Doubrava Podolský potok Bylanka Chrudimka Loučná Loučná Tichá Orlice Tichá Orlice Tichá Orlice Divoká Orlice Divoká Orlice Bělá Dědina Metuje Stěnava Rtyňka Úpa Cidlina st. Hranice - Mělník Mělník - Opatovice Opatovice - Hostinné ústí - Turnov Turnov - Semily Plavy - Jiřetín pod Bukovou ústí - Frýdlant Frýdlant - Raspenava ústí - Stráž n. N. Stráž n. N. - Vratislavice Vratislavice - Jablonec n. N. Hodkovice n. M. - Jablonec n. N. ústí - Bělá p. Bezdězem ústí - Řepov Řepov ústí - Veleň Poříčany - Český Brod Vrdy Heřmanův Městec Pardubice ústí - Chrudim Vysoké Mýto - Litomyšl Litomyšl -Čistá Borohrádek - Choceň Choceň - Letohrad Letohrad - Verměřovice Kostelec - Potštejn Helvíkovice - Nekoř Solnice - Skuhrov Třebechovice - Dobruška Náchod - Teplice Otovice - Meziměstí Úpice - Rtyně Havlovice - Mladé Buky Chlumec - Jičín 101 DÉLKA ÚSEKU [km] 111,0 151,0 69,0 83,0 27,0 14,0 23,0 13,0 26,0 11,0 12,0 15,0 13,0 4,3 1,7 9,0 12,0 6,0 5,0 5,0 25,0 25,0 8,0 20,0 43,0 4,0 12,0 15,0 8,0 28,0 37,0 20,0 7,5 29,0 50,0 PL-26 PL-27 PL-28 PL-29 PL-30 Oleška Mrlina Jizerka Novohradka Zdobnice Semily - Stará Paka Vestec - Rožďalovice Víchová - Jilemnice Hrochův Týnec - Luže ústí - Vamberk 24,0 11,0 5,0 24,0 3,0 Postup prací Postup prací je rámcově určen Metodikou tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik, kterou zpracoval Výzkumný ústav vodohospodářský, v. v. i. v květnu 2011 [1]. Zajištění podkladů Pro samotné zpracování map rizik bylo zajištěno značné množství podkladů, jako jsou mapové podklady (letecké snímky, ZABAGED, rastrová základní mapa 1:10 000), stávající geodetické podklady (např. zaměření koryta, objektů na toku), hydrologická data (Q5, Q20, Q100 a Q500), hydrotechnické podklady (manipulační řády), vymezená záplavová území a územně plánovací dokumentace dotčených obcí. Terénní průzkum Terénní průzkum je nezbytnou součástí tvorby map rizik, neboť je základem pro zadání geodetických prací, tvorbu digitálního modelu terénu a hydrodynamických modelů. Terénní průzkum na řešených úsecích vodních toků a v přilehlém inundačním území proběhl na podzim 2011. Výsledky šetření byly zaznamenány do unifikovaných formulářů a byla pořízena fotodokumentace, příp. videodokumentace. Letecké snímkování (laserscanning, fotogrammetrie, DMR 4G, DMR 5G) Pro sestavení digitálního modelu terénu, zejména pro inundační území, jsou vhodným podkladem data z leteckého snímkování. Pro mapy rizik jsou využity podklady ČÚZK, tj. DMR 4G a DMR 5G (po dohodě ČÚZK zpracovalo přednostně listy DMR 5G pro řešené úseky toků) z pásma střed a západ. Podklady z pásma východ nejsou pro projekt k dispozici, proto bylo zajištěno letecké snímkování samostatnou objednávkou. Pozemní geodetické zaměření Na základě analýzy stávajícího geodetického zaměření, bylo provedeno pozemní geodetické zaměření, které spočívalo v zaměření příčných profilů, údolnicových profilů, objektů na tocích, břehových hran, povinných spojnic, objektů v záplavovém území a ve vybraných případech byla dělána tachymetrie. Na celkem 1 009 km řešených úseků vodních toků bylo zaměřeno cca 500 příčných profilů a přes 200 objektů. Zaměření dna toku Labe V rámci projektu bylo zaměřeno dno v celé délce úseku toku Labe tlačným remorkérem Střekov. Vzhledem k nesplavnému úseku Týnec nad Labem – Přelouč musel být remorkér v těchto místech převezen (viz Obr. 2) 102 Obr. 2 Nakládka tlačného remorkéru Střekov Digitální model terénu (DMT) Digitální model terénu je nezbytným podkladem pro 2D modely a v některých případech je výhodnější i pro 1D modely. DMT je navíc nezbytným vstupem pro vyhodnocování hloubek vody. Základní kostru při tvorbě DMT hraje triangulační síť vytvořená z leteckého laserového zaměření zájmového území. Do této základní vrstvy je vyříznuto koryto v úrovni vodní hladiny, která byla v řece při pořízení zaměření. Pro tvorbu koryta je použito pozemní geodetické zaměření. V rámci projektu je vytvořeno 1 009 km DMT. Obr. 3 Ukázka digitálního modelu terénu 103 Hydrodynamické modely V řešeném území jsou tvořeny 1D+ a 2D hydrodynamické modely. 2D modely jsou sestavovány na úseku toku Labe, na Jizeře, Dědině a Lužické Nise. Na modelech jsou simulovány průtokové scénáře Q5, Q20, Q100 a Q500. Hlavními podklady pro sestavení hydrodynamických modelů jsou vytvořené DMT, hydrologická data, hydrotechnické podklady, kalibrační podklady a znalost řešeného území z terénního šetření. 1D+ modely schematizují řešené území pomocí příčných profilů a 2D modely popisují řešené území pomocí výpočetní sítě. Geometrie modelů je vytvářena nad DMT, ze kterého přebírá výškovou charakteristiku. Sestavené modely jsou na základě měřených povodňových značek kalibrovány a verifikovány. Výstupy z hydrodynamických modelů jsou data o hloubkách, rychlostech a rozlivech při Q5, Q20, Q100 a Q500 a jsou zobrazeny v mapách povodňového nebezpečí. Simulace jsou prováděny za ústáleného stavu. Územně plánovací dokumentace Pro sestavení map rizik je nezbytné zajištění územně plánovací dokumentace, jež je zdrojem informací o způsobu využití území. Pro mapy rizik byl využit hlavní výkres územně plánovací dokumentace. Od podzimu 2011 do současnosti probíhá zajišťování těchto dat a to skrze obce s rozšířenou působností, které mají k dispozici územní plány obcí a také územně analytické podklady anebo přímo prostřednictvím obcí. Výkresy jsou k dispozici buď ve vektorové, rastrové nebo papírové podobě. Doposud bylo sehnáno 20 % ve vektorové, 79 % v rastrové a 1 % papírové podobě. Cíl: mapy povodňových rizik Mapy povodňových rizik, jež jsou výsledkem výše uvedených činností, zobrazují plochy v povodňovém riziku. Povodňové riziko se stanovuje průnikem informací o povodňovém ohrožení a zranitelnosti území. Pro jednotlivé kategorie zranitelnosti území je stanovena míra přijatelného rizika. Mapy rizik lze využít do budoucna zejména při územním plánování, jelikož podávají informace o místech, kde dochází k odtoku povodňového průtoku. Na základě této informace by bylo vhodné posoudit stávající a budoucí využití exponovaného území a případně upravit využití těchto ploch tak, aby nedocházelo ke škodám na majetku, zdraví, ekonomických aktivitách, ale i v přírodě. Proto se mapy povodňového nebezpečí a mapy povodňových rizik musí stát důležitou a neopominutelnou součástí územně plánovacích podkladů, z nichž územní plánování vychází a které musí při tvorbě územně plánovací dokumentace kteréhokoliv stupně podrobnosti důsledně respektovat jako přírodními podmínkami dané limity využívání území. Modifikace těchto limitů je možná spíše výjimečně a lokálně, jen v případě ekonomicky zdůvodnitelných možností takových vodohospodářských opatření, která jsou schopna snížit povodňové riziko na přijatelnou úroveň [1]. Mapy povodňových rizik budou zpracovány do 22. 12. 2013. 104 Obr. 4 Výřez z mapy povodňových rizik Literatura [1] Metodika tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik, VÚV, v.v.i., květen 2011 Kontakty na autory 1. Ing. Kateřina K. Hánová, VRV a.s., Nábřežní 4/90, 150 56, e-mail: [email protected] 2. Ing. Filip Urban, VRV a.s., Nábřežní 4/90, 150 56, e-mail: [email protected] 105 ZOHLEDNĚNÍ POVODŇOVÉHO RIZIKA V ÚZEMNÍM PLÁNOVÁNÍ Martin TUNKA Každá pohroma, která stála lidské životy a která způsobila obrovské škody na majetku vyvolává řadu otázek. Po povodni 1997 se opakovala otázka – jak je možné, že územní plánování připustilo výstavbu v územích postižených povodní? Poměrně brzy se vyjasnilo, že územní plánování je kriticky závislé na vstupech - na informacích a požadavcích ostatních složek veřejné správy, zejména těch, které chrání veřejné zájmy podle zvláštních právních předpisů, tzv. dotčených orgánů. V případě prevence před povodněmi jsou to především dotčené orgány, kterým přísluší ochrana vod a ochrana přírody a krajiny. Po povodni 1997 bylo významné zjištění, že pouze ve čtvrtině obcí s územními plány byla vymezena zátopová území (název podle tehdy platné právní úpravy), v ostatních případech tento podstatný vstup pro územní plánování chyběl. Další velmi drahé zkušenosti a podněty přinesly povodně v roce 2002. Jaká je úloha územního plánování v zohledňování povodňového rizika? Jaké jsou meze a možnosti územního plánování v této věci? Jak byly zkušenosti z obou povodní v územním plánování zohledněny? Ministerstvo pro místní rozvoj (MMR) spolu s Ústavem územního rozvoje (ÚÚR) vydává k tématu povodní v územním plánování řadu materiálů. V roce 1999 byla vydána metodická pomůcka „ Protipovodňová ochrana na v územních plánech obcí“. Jeho aktualizace „Protipovodňová ochrana v územně plánovací dokumentaci obcí byla vydána v roce 2003. Ve stejném roce byl na základě zkušeností vybraných měst postižených povodněmi v roce 1997 i 2002 vydán „Sborník příkladů územně plánovací dokumentace“. Zkušenosti z povodní 1997 a 2002 byly promítnuty do řady právních předpisů. V roce 2007 začal platit nový stavební zákon, vláda schválila „Plán hlavních povodí“ a v roce 2009 schválila vláda Politiku územního rozvoje České republiky (dále též PÚR ČR 2009). Byla schválena „velká“ novela vodního zákona. V dubnu 2011 MMR a ÚÚR vydaly nově zpracovaný materiál „OCHRANA PŘED POVODNĚMI V ÚZEMNÍM PLÁNOVÁNÍ“ (viz adresa www.uur.cz, publikační činnost a knihovna – metodické příručka a publikační materiály – 2011). Materiál na 16 stranách formátu A4 poskytuje nezbytné informace i odkazy na důležité informační zdroje jako např. na PÚR ČR 2012, na ÚZEMNĚ ANALYTICKÉ PODKLADY, na Plán hlavních povodí ČR i na Plány oblastí povodí. O struktuře materiálu vypovídá jeho obsah: 1. Předmluva 2. Úvod 3. Právní východiska 3.1 Stavební zákon 3.2 Vodní zákon 4. Ochrana před povodněmi – územní plánování 4.1 Územně analytické podklady 4.2 Politika územního rozvoje 4.3 Územně plánovací dokumentace 4.3.1 Zásady územního rozvoje 4.3.2 Územní plán 5. Ochrana před povodněmi 5.1 Oborové dokumenty 5.2 Další opatření 6. Součinnost orgánů veřejné správy při ochraně před povodněmi 7. Dokumenty zveřejněné na internetu 8. Související předpisy 106 V textu tohoto materiálu najde čtenář rovněž odkazy na jednotlivá ustanovení příslušných právních předpisů. K danému tématu „Zohlednění povodňového rizika v územním plánování“ je s ohledem na stručnost textu tohoto příspěvku účelné zdůraznit, že cílem územního plánování je „… vytvářet podmínky pro výstavbu a udržitelný rozvoj území …“ (§ 18 odst. 1 stavebního zákona, dále též SZ), úkolem orgánů územního plánování (územních samospráv, příslušných úřadů obcí a krajů i MMR) je ve veřejném zájmu chránit a rozvíjet hodnoty území, chránit krajinu, dbát o hospodárné využívání již zastavěného území, konkretizovat ochranu veřejných zájmů vyplývající ze zvláštních právních předpisů, koordinovat veřejné a soukromé záměry na změny v území (§ 18 odst. 2 až 6 SZ), úkolem územního plánování je zejména „… vytvářet v území podmínky pro snižování nebezpečí ekologických a přírodních katastrof a pro odstraňování jejich důsledků, a to přírodě blízkým způsobem (§ 19 odst. 1 písm. g) SZ), územně analytické podklady obcí (ÚAPo), pravidelně každé 2 roky aktualizované úřady územního plánování, tj. úřady obcí s rozšířenou působností, a územně analytické podklady krajů (ÚAPk), rovněž každé 2 roky aktualizované krajskými úřady, vyhodnocují stav a vývoj území, jeho udržitelný rozvoj a určují problémy k řešení v územně plánovací dokumentaci, tj. v zásadách územního rozvoje, v územních plánech a v regulačních plánech. Z řady sledovaných jevů (SJ) jsou některé z nich tzv. „údaji o území“, které jsou povinně úřadům územního plánování předávány příslušnými „poskytovateli údajů o území“. Ti také zodpovídají za jejich správnost, úplnost a aktuálnost. Ve vztahu k problematice povodní jsou významné zejména SJ záplavové území, aktivní zóna záplavového území, území určené k rozlivům povodní, území zvláštní povodně pod vodním dílem, objekt/zařízení protipovodňové ochrany. Pro zohlednění povodňového rizika má zásadní význam SJ „významný krajinný prvek“ údolní niva (viz zákon o ochraně přírody a krajiny). Každé dva roky je rovněž v rámci aktualizace ÚAP jsou vyhodnocovány územní podmínky pro udržitelný rozvoj území v 10 tématech, mezi která patří mj. i vodní režim a ochrana přírody a krajiny. PÚR ČR 200|9 obsahuje mj. v kapitole 2 „Republikové priority územního plánování pro zajištění udržitelného rozvoje území“ následující články: (25) Vytvářet podmínky pro preventivní ochranu území a obyvatelstva před potenciálními riziky a přírodními katastrofami v území (záplavy, sesuvy půdy, eroze atd.) s cílem minimalizovat rozsah případných škod. Zejména zajistit územní ochranu ploch potřebných pro umísťování staveb a opatření na ochranu před povodněmi a pro vymezení území určených k řízeným rozlivům povodní. Vytvářet podmínky pro zvýšení přirozené retence srážkových vod v území s ohledem na strukturu osídlení a kulturní krajinu jako alternativy k umělé akumulaci vod. (Viz také UAEU, část III. 5 čl. 23, 24; viz také čl. 27 PÚR ČR 2006). V zastavěných územích a zastavitelných plochách vytvářet podmínky pro zadržování, vsakování i využívání dešťových vod jako zdroje vody a s cílem zmírňování účinků povodní. (26) Vymezovat zastavitelné plochy v záplavových územích a umisťovat do nich veřejnou infrastrukturu jen ve zcela výjimečných a zvlášť odůvodněných případech. 107 Vymezovat a chránit zastavitelné plochy pro přemístění zástavby z území s vysokou mírou rizika vzniku povodňových škod. (Viz také čl. 27 PÚR ČR 2006) Uvedená zjištění (diagnózy území) a úkoly PÚR ČR jsou řešeny v zásadách územního rozvoje jednotlivých krajů a v územních plánech jednotlivých obcí. Obce a kraje jsou povinny soustavně sledovat uplatňování územně plánovací dokumentace (ÚPD) a vyhodnocovat je podle stavebního zákona. Dojde-li ke změně podmínek, za kterých byla ÚPD vydána, jsou povinny pořídit změnu příslušné ÚPD. S určitým zjednodušením pro účely tohoto příspěvku je možné konstatovat, že územní plánování pracuje s povodňovými riziky následujícím způsobem: s cílem zvyšovat retenci vod v území a tím rozložit průběh maximálních průtoků srážek územím do delšího časového období; s cílem umožnit ochranu území (zejména zastavěného - definice viz SZ § 2 odst. 1 písm. d) před ničivými účinky povodní; Úspěšnost územního plánování v dosahování těchto cílů je podmíněno řadou okolností a zpravidla se může se projevit až za poměrně dlouhou dobu. Stavební zákon pro účely diagnózy stavu a možnosti území (aktualizaci ÚAP) zavedl povinnost poskytovat potřebné informace. Čím dál zřetelněji se ale ukazuje, že využití a dosažitelnost všech potřebných informací vytvářených veřejnou správou z veřejných prostředků zásadním způsobem omezuje dosud stále chybějící obecná právní úprava sdílení informací ve veřejné správě. Řada důležitých informací vytvářených organizacemi zřizovanými veřejnou správou není běžně dostupná ve formě umožňující jejich využívání v územním plánování. Jedná se např. o rozložení fluvizemí a údolních niv, vymezených na základě údajů geomorfologického mapování. Jejich hranice se významně shodují s vysokým rizikem výskytu povodní. Realizace opatření v těchto rizikových územích, pro která jsou v územně plánovací dokumentaci vymezovány a chráněny potřebné plochy, je podmíněna dalšími kroky veřejné správy a dostatečnou motivací soukromého sektoru. Doposud dostatečně nevyužita zůstává možnost případně povinného pojištění majetku v rizikových územích, která je územní plánování při dostupnosti potřebných informací schopno vymezit. Literatura [1] Výsledná zpráva o projektu Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úpravy systému prevence před povodněmi, text v úpravě projednané vládou ČR k usnesení vlády ČR č. 76 ze dne 21. ledna 2004 [2] Vyhodnocení povodňové situace v červenci 1997, souhrnná zpráva projektu, MŽP, Praha červen 1998, zpracováno na základě usnesení vlády ČR č. 745 z 26.11.1997 Kontakty na autora Ing, arch. Martin Tunka, CSc., Ministerstvo pro místní rozvoj, ředitel odboru územního plánování, Letenská 3, 11800 Praha 1 Malá Strana, e-mail: [email protected] 108 AKČNÍ PLÁN POVODŇOVÉ OCHRANY V POVODÍ LABE – VÝZNAMNÁ SOUČÁST PREVENCE PŘED POVODNĚMI M ar tin SOCH ER Úvod Povodeň v povodí Labe v srpnu 2002 vedla zejména v České republice a v Německu k nesmírným škodám a ke ztrátě lidských životů. Bezprostředně po této povodni vypracovala MKOL Akční plán povodňové ochrany v povodí Labe a začala v roce 2003 s jeho plněním na mezinárodní úrovni. V rámci Akčního plánu byla plánována a zrealizována řada akcí ke zlepšení ochrany a prevence před povodněmi. Členským státům záleželo především na tom, aby se nadále prováděla nejen technicko-strukturální opatření povodňové ochrany, nýbrž kladly důraz zejména na projekty povodňové ochrany nestrukturálního charakteru; sem patří opatření k retenci vody v krajině v oblasti zemědělství a lesního hospodářství, ale i vymezení zátopových území, zpracování map povodňového nebezpečí nebo zlepšování systému varování před povodněmi. Deset let po srpnu 2002 je Akční plán úspěšně dokončen a začleněn do implementace evropské směrnice o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik. Mnohého již bylo dosaženo. Opatření technické povodňové ochrany doplňovala a doplňují nestrukturální opatření, např. v oblasti územního plánování a zemědělství. Došlo k rozsáhlé modernizaci systémů předpovědí povodní, přičemž doby předpovědí byly prodlouženy natolik, že subjekty ležící níže na toku mohou včas učinit patřičná opatření. Aktuálně jsou informace o stavu provedených manipulacích na přehradních nádržích v České republice, tj. i na Vltavské kaskádě, uveřejňovány takovým způsobem, že i německé subjekty ležící níže na toku mohou prostřednictvím internetu získat podrobné aktuální informace o průběhu povodňové vlny a využít jich pro své aktivity na odvrácení nebezpečí. Důsledná a cílená práce MKOL při zavádění a realizaci Akčního plánu přispěla rozhodujícím měrou také k tomu, že případy povodní na jaře 2006 a v lednu 2011 způsobily výrazně menší škody a oběti, než jak by tomu bylo v porovnatelných situacích dříve. Tím státy v povodí Labe jednoznačně prokázaly, že zvládly přechod od jednotlivých národních opatření k managementu povodňového rizika na úrovni celé oblasti povodí. V úzké vzájemné spolupráci připravují nezbytné národní a mezinárodní plány a opatření. Tato nová evropská forma spolupráce vychází ze zásady solidarity, v jejímž rámci subjekty ležící výše a níže na toku společně připravují plány a opatření, aniž by se tím zvyšovalo riziko ostatních. K hlavním opatřením Akčního plánu patří: opatření podporující přirozenou retenci vody na ploše povodí, ve vodních útvarech povrchových vod a údolních nivách, rozsáhlejší prevence v záplavových územích, jako je prevence v oblasti využívání pozemků, řízené výstavby, usměrňování chování lidí a rizik, technická povodňová ochrana, zabezpečená především ochrannými hrázemi, uzavíracími objekty, zkapacitněním koryt vodních toků, retenčními a údolními nádržemi, opatření nestrukturálního charakteru, jako jsou předpovědní a hlásné povodňové systémy, povodňové prohlídky a činnosti prováděné podle povodňových plánů. Mezinárodní povodí Labe vykazuje na základě své složité hydrologické situace potenciální významné povodňové riziko, a to od klasických oblastí vzniku povodní v českých 109 a německých horských oblastech, přes oblasti povodňových odtoků v německé nížině až po slapový úsek Labe a severoněmecké pobřežní oblasti postihované také bouřlivými přílivy. Funkčnost již realizovaných opatření v oblasti povodí byla prověřena četnými povodněmi, které se od roku 2002 v povodí Labe vyskytly. To se týká i opatření na vlastním toku Labe především za povodní v březnu – dubnu 2006 a v lednu 2011. Tab. 1 Povodně na Labi v letech 2002, 2006, 2010 a 2011 Povodňová situace [rok] Zasažené oblasti Stát ČR 2002 Německo ČR 2006 Německo ČR 2010 Německo ČR 2011 Německo Dílčí povodí Vltava, Berounka, Labe pod ústím Vltavy Labe od české hranice po jez Geesthacht a přilehlá povodí celé povodí Labe, nejvíce Sázava a Lužnice Große Röder, dolní úsek Středního Labe, Jeetzel Ploučnice a Kamenice přítoky Horního Labe v Německu, Černý Halštrov, Mulde, Sála, Spréva Berounka, Ohře, Ploučnice a Kamenice Černý Halštrov, Große Röder, Sála, dolní úsek Středního Labe Počet ztrát na lidských životech Povodňové škody* [Kč resp. EUR] 17 72 600 mil. Kč 21 8 900 mil. EUR 9 3 630 mil. Kč 0 0 110 mil. EUR 2 080 mil. Kč 0 895 mil. EUR 0 40 mil. Kč 0 – * uváděno v cenách v daném roce (bez přepočtu), lidské ztráty a škody za celé povodí Labe Retenční opatření Navzdory svému patrnému přírodnímu charakteru Labe došlo v jeho povodí během let ke ztrátě významné části retenčních území. Při plánování opatření k vytvoření účinných retenčních prostor musí být brán zřetel na celé povodí. Přitom je třeba odsouhlasit opatření, jejichž vliv se projevuje přes státní a zemské hranice. Retenční nádrže Možnost na vytvoření dalších kapacit na zadržování povodní představují retenční nádrže bez stálého nadržení nebo s částečným stálým nadržením (nádrže bez stálého nadržení bývají také nazývány jako zelené retenční nádrže). Jak vyplývá z tabulky 2, bylo v povodí Labe zrealizováno v letech 2002 – 2011 celkem 18 retenčních nádrží s objemem nad 30 000 m³, z toho 14 v České republice a 4 v Německu (dvě v Bavorsku a dvě v Sasku) s celkovým retenčním objemem 10,2 mil. m³. Uvažované využití pro účely retence kulminačních průtoků ve prospěch odvrácení nebezpečí mj. pro osídlené oblasti s výrazným povodňovým rizikem podléhá často komplexnímu a zdlouhavému procesu zvažování požadavků dalších způsobů využívání vod. Tím se realizace takových projektů komplikuje a prodlužuje. 110 Tab. 2 Retenční nádrže s objemem nad 30 000 m³ vybudované v letech 2002 až 2011 Název Poř. č. vodního toku suché nádrže Plocha rozlivu [ha] Retenční objem [tis. m3] Česká republika 1. 2. 3. 4. 5. 6. 8. 9. 10. 11. Dětřichovský potok Tichá Orlice Tichá Orlice LABE Ještětický potok Košovka pravý přítok Bohuslavického potoka Bohuslavický potok Čermná pravý přítok Čermné Onomyšlský potok 12. Čaňkovský potok 13. 14. Modla Štrbický potok 7. bez názvu Králíky Dolní Lipka Hradec Králové Hroška Olšovka 5,5 47,3 52,5 71,29 49,8 - 175 1 083 1 410 938 742 167 Vaček - 90 Nad Bohuslavicemi Čermná II Čermná H2 Onomyšl Poldr na Čaňkovském potoce Vlastislav Štrbice - 130 70 36 50 0,94 2,76 1,04 Celkem 47 59 34 5 031 Německo 1. Krugelsbach 2. Vielitzer Graben 3. Müglitz 4. Prießnitzbach Krugelsbach Retenční nádrž u Vielitzer Graben Lauenstein Retenční nádrž Glashütte (výstavba náhradní nádrže po devastaci v r. 2002) 1,2 43 2,6 35 38,2 5 040 3,4 50 Celkem 5 168 Údolní nádrže V povodí Labe je 312 údolních nádrží s objemem nad 0,3 mil. m³, z toho 137 v České republice a 175 v Německu. Tyto nádrže představují celkový objem 4 118,14 mil. m³. Jejich význam pro ochranu před povodněmi je nesporný. V letech 2005 – 2011 se převážně v důsledku přerozdělení nádržních prostorů ovladatelný ochranný objem těchto nádrží zvětšil o 32,4 mil. m³ v zimním a o 55,9 mil. m³ v letním hydrologickém pololetí, což představuje nárůst o 5,6 %, resp. o 12 %. Z toho v posledním hodnoceném období (2009 – 2011) tento nárůst činil 2,1 mil. m³ v zimním a 4,3 mil. m³ v letním hydrologickém pololetí. Bilancování a hodnocení strukturálních opatření V letech 2002 – 2011 byla v povodí Labe podniknuta řada kroků za účelem výstavby a rekonstrukce labských hrází, ale také nádrží a dalších zařízení ke zlepšení retenční kapacity. Vybudovány a zrekonstruovány byly 111 ochranné hráze o celkové délce 513 km a nádrže a objekty ke zvýšení retenční schopnosti o objemu 71 mil. m³. Z tabulky 3 je patrné, že protipovodňová opatření dokončená v období 2002 – 2011 zajišťují ochranu pro cca 400 000 obyvatel. V české části povodí Labe chrání tato opatření území, kde byly možné povodňové škody odhadnuty na 21 mld. Kč. Pro německé území není tento údaj k dispozici. Tab. 3 Dosažené parametry v letech 2002 – 2011 (povodí Labe) Česká republika 2002 – 2008 2009 – 2011 2002 – 2011 Výstavba a obnova ochranných hrází [km] Výstavba a obnova nádrží a objektů ke zvýšení retenčních schopností [mil. m3] 29,0 16,0 45,0 16,2 0 16,2 Německo (bez slapového úseku Labe) 2002 – 2008 2009 – 2011 2002 – 2011 354,9 113,3 468,2 20,7 34,3 55 Celkem Česká republika a Německo (bez slapového úseku Labe) 2002 – 2008 2009 – 2011 2002 – 2011 383,9 129,3 513,2 36,9 34,3 71,2 Informační systém o povodních Zdokonalení informačního systému o povodních lze dosáhnout především prodloužením předpovědního období, zvýšením přesnosti předpovědí a jejich plošné hustoty a lepší komunikací mezi hlásnými a předpovědními povodňovými centrálami navzájem mezi sebou a s adresáty informací. V „Akčním plánu povodňové ochrany v povodí Labe“ MKOL byly naformulovány hlavní cíle ke zdokonalení funkce povodňového informačního systému. Důraz byl směrován na zlepšování předpovědních povodňových systémů a jejich propojení, čehož bylo dosaženo modernizací technického vybavení měřicích sítí a spojových cest. Výsledkem je zlepšení informování odpovědných orgánů a veřejnosti o nebezpečí povodní, jejich vzniku a dalším očekávaném vývoji, pro včasné a efektivní provádění potřebných protipovodňových opatření. Shrnutí „Akční plán povodňové ochrany v povodí Labe“ MKOL zahrnuje od roku 2003 základní prvky managementu povodňových rizik. Tyto požadavky byly podrobně zpracovány v rámci realizace Akčního plánu na národní a mezinárodní úrovni a podloženy konkrétními akcemi. Významné povodňové události v povodí Labe v letech 2003 až 2011 jednoznačně prokázaly, že ke zvládání povodní je nezbytná mezinárodní spolupráce. Snížení povodňových rizik je účinné zejména tehdy, pokud dochází k vhodné kombinaci nestrukturálních opatření v oblasti prevence před povodněmi se strukturálními technickými opatřeními povodňové ochrany. 112 Realizace „Akčního plánu povodňové ochrany v povodí Labe“ byla úspěšná, protože členské státy MKOL intenzivně projednávaly a odsouhlasovaly své uvažované kroky a opatření, udržují povědomí obyvatelstva o riziku povodní stále na vysoké úrovni a mohly na základě zvládání případů povodní od roku 2002 konkrétně prokázat, že riziko povodní a povodňové škody lze minimalizovat. Vzhledem k tomu, že do plnění „Akčního plánu povodňové ochrany v povodí Labe“ byla začleněna celá řada národních a evropských výzkumných projektů, byly v této souvislosti získány nejnovější vědecké poznatky z oblasti hydrologie, řízení rizik a adaptačních opatření na možné změny klimatu. „Akční plán povodňové ochrany v povodí Labe“ se osvědčil jako nástroj managementu povodňových rizik, přičemž jeho obsahová témata a prvky budou nyní začleněny a dále rozpracovávány v rámci implementace evropské směrnice o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik. Kontakty na autora Prof. Dr. Martin Socher, Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft, Postfach 10 05 10, 01076 Dresden, e-mail: [email protected] 113 DER AKTIONSPLAN HOCHWASSERSCHUTZ ELBE DER IKSE - EIN WESENTLICHER BESTANDTEIL DER HOCHWASSERVORSORGE2 M ar tin SOCH ER Einführung Das Hochwasser im August 2002 im Einzugsgebiet der Elbe führte insbesondere in der Tschechischen Republik und in Deutschland zu verheerenden Schäden und den Verlust von Menschenleben. Unmittelbar nach dem Hochwasser entwickelte die IKSE den Aktionsplan Hochwasserschutz Elbe und begann 2003 mit dessen transnationaler Umsetzung. lm Rahmen des Aktionsplanes wurden eine Vielzahl von Aktionen für den Hochwasserschutz und die Hochwasservorsorge geplant und umgesetzt. Den Mitgliedstaaten kam es vor allen Dingen darauf an, nicht nur Maßnahmen des technischen-strukturellen Hochwasserschutzes voranzubringen, sondern legten einen besonderen Schwerpunkt auf Projekte des nichtstrukturellen Hochwasserschutzes; dazu zählen Maßnahmen zum Wasserrückhalt in der Fläche in der Land- und Forstwirtschaft, aber auch die Ausweisung von Überschwemmungsgebieten, die Entwicklung von Gefahrenkarten oder die Verbesserung des Hochwasserwarnsystems. Zehn Jahre nach dem August 2002 wird der Aktionsplan erfolgreich abgeschlossen und in die Umsetzung der Europäischen Hochwasserrisikomanagementrichtlinie integriert. Vieles ist erreicht worden. Nichtstrukturelle Maßnahmen, z. B. im Bereich der Raumordnung und der Landwirtschaft, wurden und werden ergänzt durch Maßnahmen des technischen Hochwasserschutzes. Die Hochwasservorhersagesysteme wurden umfassend modernisiert und Vorhersagezeiten so verlängert, dass Maßnahmen der Unterlieger rechtzeitig ergriffen werden können. Aktuell werden Informationen über den Stand und durchgeführte Bewirtschaftungsmaßnahmen an den Talsperren in der Tschechischen Republik, d. h. auch an der Moldaukaskade so veröffentlicht, dass auch die deutschen Unterlieger umfassende Informationen über den Verlauf der Hochwasserwelle zeitnah über das Internet erhalten und für ihre Aktivitäten bei der Gefahrenabwehr nutzen können. Die konsequente und zielorientierte Arbeit der IKSE bei der Einführung und Umsetzung des Aktionsplans hat entscheidend dazu beigetragen, dass die Hochwasserereignisse im Frühjahr 2006 und im Januar 2011 zu deutlich geringeren Schäden und Opfern führten als es bei vergleichbaren Situationen früher der Fall gewesen wäre. Damit haben die Staaten im Einzugsgebiet der Elbe eindrücklich nachgewiesen, dass sie den Übergang von nationalen Einzelmaßnahmen zum flussgebietsweiten Hochwasserrisikomanagement bewältigt haben. Sie erarbeiten in enger gegenseitiger Abstimmung die nunmehr notwendigen nationalen und internationalen Pläne und Maßnahmen. Diese neue europäische Form der Zusammenarbeit wird geleitet vom Solidaritätsprinzip, im Rahmen dessen Ober- und Unterlieger Pläne und Maßnahmen gemeinsam ableiten, ohne dabei das Risiko Anderer zu erhöhen. Zu den wesentlichen Maßnahmen des Aktionsplans gehören: Maßnahmen für den natürlichen Hochwasserrückhalt auf der Fläche des Einzugsgebiets sowie in den Gewässern und Auen, 2 německý překlad předchozího příspěvku (Socher – Akční plán povodňové ochrany v povodí Labe MKOL – významná součást protipovodňové prevence) 114 die weitergehende Vorsorge in hochwassergefährdeten Gebieten, wie Flächen-, Bau-, Verhaltens- und Risikovorsorge, der technische Hochwasserschutz, vor allem durch Deiche, Abschlusswehre, Vergrößerung der Gewässerbettkapazität der Wasserläufe, Rückhaltebecken und Talsperren, Maßnahmen nichtstruktureller Art, wie Hochwassermeldeund Hochwasservorhersagesysteme, Gewässerschauen und Handlungen gemäß den Hochwasserabwehrplänen. Das internationale Einzugsgebiet der Elbe weist auf Grund seiner komplexen hydrologischen Situation ein potenziell signifikantes Hochwasserrisiko auf, von den klassischen Hochwasserentstehungsgebieten in den tschechischen und deutschen Mittelgebirgen, über die Hochwasserabflussgebiete im deutschen Tiefland bis zur tidebeeinflussten Elbe und den auch von Sturmfluten betroffenen norddeutschen Küstenregionen. Die Funktionalität der bereits durchgeführten Maßnahmen in der Flussgebietseinheit wurde durch zahlreiche Hochwasser getestet, die seit 2002 im Einzugsgebiet der Elbe auftraten. Dies trifft auf die Maßnahmen am Elbestrom vor allem bei den Hochwassern im März/April 2006 und im Januar 2011 zu. Tab. 1 Hochwasser an der Elbe in den Jahren 2002, 2006, 2010 und 2011 Hochwasserereignis [Jahr] 2002 Betroffene Gebiete Tote Staat Tschechische Republik 2010 2011 * Moldau, Berounka, Elbe unterhalb der Moldaumündung 17 Tschechische Republik Elbe von der tschechischen Grenze bis zum Wehr Geesthacht und angrenzende Einzugsgebiete gesamtes Einzugsgebiet der Elbe, am stärksten Sázava und Lainsitz Deutschland Große Röder, untere Mittelelbe, Jeetzel 0 Tschechische Republik Ploučnice und Kamenice 0 Deutschland Nebenflüsse der Oberen Elbe in Deutschland, Schwarze Elster, Mulde, Saale, Spree 0 Tschechische Republik Berounka, Eger, Ploučnice und Kamenice 0 Deutschland Schwarze Elster, Große Röder, Saale, untere Mittelelbe 0 Deutschland 2006 Teileinzugsgebiete Hochwasserschäden* [CZK bzw. €] 72 600 Mio. CZK 21 8 900 Mio. € 9 3 630 Mio. CZK 110 Mio.€ 2 080 Mio. CZK 895 Mio. € 40 Mio. CZK – in den Preisen des jeweiligen Jahres angegeben (ohne Umrechnung), Tote und Schäden für das gesamte Einzugsgebiet der Elbe Retentionsmaßnahmen Trotz ihrer sichtbaren Naturnähe hat die Elbe in ihrem Einzugsgebiet über die Zeit einen relevanten Teil ihrer Retentionsflächen verloren. Bei der Planung von Maßnahmen zur Schaffung wirksamer Retentionsräume muss das gesamte Einzugsgebiet in die Betrachtung einbezogen werden. Sich über die Staats- und Ländergrenzen auswirkende Maßnahmen bedürfen dabei der Abstimmung. 115 Hochwasserrückhaltebecken Eine Möglichkeit zur Schaffung von zusätzlichem Hochwasserrückhalt stellen Rückhaltebecken ohne und mit teilweisem Dauerstau dar (Becken ohne Dauerstau werden auch als grüne Rückhaltebecken bezeichnet). Wie aus der Tabelle 2. hervorgeht wurden im Elbeeinzugsgebiet im Zeitraum 2002 bis 2011 insgesamt 18 Rückhaltebecken mit einem Retentionsvolumen von mehr als 30 000 m³ mit insgesamt 10,2 Mio. Rückhalteraum realisiert, davon vier in Deutschland (zwei in Bayern und zwei in Sachsen) und 14 in der Tschechischen Republik. Die angestrebte Nutzung für den Hochwasserrückhalt zugunsten der Gefahrenabwehr u. a. für stark hochwassergefährdete Siedlungsgebiete unterliegt oftmals einer komplexen und langwierigen Abwägung mit anderen Nutzungsansprüchen. Dies erschwert und verzögert die Umsetzung solcher Projekte. Tab. 2 Errichtete Rückhaltebecken im Zeitraum von 2002 bis 2011 mit einem Retentionsvolumen von mehr als 30 000 m³ Name Lfd. Nr. des Wasserlaufes des grünen Rückhaltebeckens Flutungsfläche [ha] Retentionsvolumen 3 [Tausend m ] Tschechische Republik 1. Dětřichovský potok ohne Namen 5,5 175 2. Tichá Orlice Králíky 47,3 1 083 3. Tichá Orlice Dolní Lipka 52,5 1 410 4. Elbe Hradec Králové 71,29 5. Ještětický potok Hroška 49,8 742 6. Olšovka - 167 Vaček - 90 8. Košovka rechter Nebenfluss des Bohuslavický potok Bohuslavický potok Nad Bohuslavicemi - 130 9. Čermná Čermná II - 70 10. rechter Nebenfluss der Čermná Čermná H2 - 36 11. Onomyšlský potok Onomyšl - 50 12. Čaňkovský potok Polder am Čaňkovský potok 0,94 47 13. Modla Vlastislav 2,76 59 14. Štrbický potok Štrbice 1,04 34 7. Gesamt 938 5 031 Deutschland 1. Krugelsbach 2. Vielitzer Graben 3. Müglitz 4. Prießnitzbach Krugelsbach Hochwasserrückhaltebecken am Vielitzer Graben Lauenstein Glashütte (Ersatzneubau nach Zerstörung 2002) 1,2 43 2,6 35 38,2 5 040 3,4 50 Gesamt 5 168 Talsperren Im Einzugsgebiet der Elbe sind 312 Talsperren mit einem Stauraum ab 0,3 Mio. m³ vorhanden, davon 175 in Deutschland und 137 in der Tschechischen Republik. Sie verfügen über einen Stauraum von insgesamt 4 118,14 Mio. m³. Ihre Bedeutung für den Hochwasserschutz ist unbestritten. Von 2005 bis 2011 hat sich der gewöhnliche Hochwasserrückhalteraum überwiegend infolge der Umverteilung der Speicherräume in diesen Talsperren im hydrologischen Winterhalbjahr um 32,4 Mio. m³ und im Sommerhalbjahr um 55,9 Mio. m³ vergrößert, was einer Zunahme um 5,6 % bzw. um 12 % entspricht. Dabei betrug der Zuwachs im letzten Berichtszeitraum (2009 bis 2011) 2,1 Mio. m³ im hydrologischen Winterhalbjahr und 4,3 Mio. m³ im Sommerhalbjahr. 116 Bilanzierung und Wertung struktureller Maßnahmen Im Zeitraum 2002 bis 2011 wurden im Einzugsgebiet der Elbe erhebliche Anstrengungen zum Bau und zur Ertüchtigung von Elbedeichen aber auch Speichern und anderen Anlagen zur Verbesserung des Rückhaltevermögens unternommen Neu gebaut und verstärkt wurden Deiche mit einer Gesamtlänge von 513 km und Speicher und Anlagen zur Verbesserung des Rückhaltevermögens mit einem Stauraum von 71 Mio. m³. Aus Tabelle 3 ist ersichtlich, dass die im Zeitraum von 2002 bis 2011 abgeschlossenen Hochwasserschutzmaßnahmen den Schutz von ca. 400.000 Einwohnern gewährleisten. Im tschechischen Teil des Einzugsgebiets schützen diese Maßnahmen ein Gebiet, in dem die potentiellen Hochwasserschäden auf 21 Mrd. CZK geschätzt wurden. Für das deutsche Gebiet steht diese Angabe aktuell nicht zur Verfügung. Tab. 3 Erzielte Parameter von 2002 bis 2011 (Einzugsgebiet der Elbe) Bau und Wiederherstellung von Deichen [km] Bau und Wiederherstellung von Speichern und Anlagen zur Verbesserung des Rückhaltevermögens 3 [Mio. m ] 2002 bis 2008 29,0 16,2 2009 bis 2011 16,0 0 2002 bis 2011 45,0 16,2 2002 bis 2008 354,9 20,7 2009 bis 2011 113,3 34,3 2002 bis 2011 468,2 55 Tschechische Republik Deutschland (ohne Tideelbe) Insgesamt Deutschland (ohne Tideelbe) und Tschechische Republik 2002 bis 2008 383,9 36,9 2009 bis 2011 129,3 34,3 2002 bis 2011 513,2 71,2 Hochwasserinformationssystem Verbesserungen des Hochwasserinformationssystems sind vor allem durch eine Verlängerung des Vorhersagezeitraumes, die Erhöhung der Vorhersagegenauigkeit und der Dichte der Vorhersagen sowie die Verbesserung der Kommunikation zwischen den Hochwassermelde- und -vorhersagezentren untereinander und mit den Adressaten der Informationen zu erreichen. Im „Aktionsplan Hochwasserschutz Elbe“ der IKSE wurden die wesentlichen Ziele zur Verbesserung der Funktion des Hochwasserinformationssystems formuliert. Der Schwerpunkt lag dabei in der Verbesserung der Hochwasservorhersagesysteme und ihrer Verknüpfung, was durch die Modernisierung der technischen Ausrüstung der Messnetze und der Übertragungswege erfolgt. Das Ergebnis ist die Verbesserung der Information der zuständigen Behörden sowie der Öffentlichkeit über Hochwassergefahren, deren Entstehung und die weitere zu erwartende Hochwasserentwicklung, um erforderliche Vorsorgemaßnahmen rechtzeitig und effizient einzuleiten. 117 Zusammenfassung Der „Aktionsplan Hochwasserschutz Elbe“ der IKSE integriert seit 2003 die wesentlichen Elemente des Hochwasserrisikomanagements. Diese Vorgaben wurden im Rahmen der Umsetzung des Aktionsplanes umfassend auf internationaler und nationaler Ebene bearbeitet und durch konkrete Aktionen untersetzt. Die relevanten Hochwasserereignisse im Elbeeinzugsgebiet zwischen 2003 und 2011 belegten eindrucksvoll, dass für das Hochwassermanagement eine internationale Zusammenarbeit unabdingbar ist. Die Verringerung des Hochwasserrisikos ist besonders wirksam, wenn nicht-strukturelle Maßnahmen der Hochwasservorsorge geeignet mit den strukturellen technischen Maßnahmen des Hochwasserschutzes kombiniert werden. Die Umsetzung des Hochwasserschutzaktionsplanes Elbe gelang, weil die Mitgliedstaaten der IKSE ihre Anstrengungen und Maßnahmen intensiv kommunizierten und abstimmten, das Hochwasserrisikobewusstsein der Bevölkerung ständig auf einem hohen Niveau halten und an Hand der Bewältigung der Hochwasserereignisse seit 2002 konkret nachweisen konnten, dass es möglich ist, Hochwasserrisiken und Hochwasserschäden zu minimieren. Durch die umfassende Einbindung nationaler und europäischer Forschungsprojekte in die Umsetzung des Hochwasserschutzaktionsplanes wurde zudem der Kenntnisstand zur Hydrologie, zum Risikomanagement und zu den Anpassungsmaßnahmen in Bezug auf mögliche Folgen des Klimawandels auf den aktuellsten wissenschaftlichen Stand gebracht. Der „Aktionsplan Hochwasserschutz Elbe“ hat sich als Instrument des Hochwasserrisikomanagements bewährt, seine inhaltlichen Themen und Elemente werden nunmehr im Rahmen der Umsetzung der europäischen Hochwasserrisikomanagementrichtlinie integriert und fortgeführt. Kontakt zum Autor Prof. Dr. Martin Socher, Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft, Postfach 10 05 10, 01076 Dresden, e-mail: [email protected] 118 METODY HODNOCENÍ POTENCIÁLNÍCH POVODŇOVÝCH ŠKOD A RIZIK – VÝVOJ A UPLATNĚNÍ Martin HORSKÝ Abstrakt Příspěvek ve stručnosti shrnuje vývoj metod pro hodnocení potenciálních povodňových škod a rizik na pracovišti katedry hydrotechniky Stavební fakulty ČVUT v Praze a jejich uplatnění v praxi. Zabývá se postupným vývojem metod, ze kterých vzešla podrobná metoda a zobecněná metoda hodnocení potenciálních povodňových škod, jejich verifikací v pilotních oblastech výzkumných projektů, které vznikly na popud velkých povodní v posledních 15 letech, zejména po povodni 2002 (v povodí Lužnice a Labe). Popisuje jednotlivé kategorie hodnoceného majetku, výpočet potenciálních povodňových škod a rizik, tvorbu mapy rizika jako roční průměrné škody. Dále popisuje samotné uplatnění metod, které jsou součástí metodiky posuzování projektů zařazených do programu 129 120 MZe ČR: „Program prevence před povodněmi II“ a metodiky: „Metodika tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik“, která má naplňovat implementaci směrnice: „Směrnice Evropského parlamentu a Rady o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik“ (Směrnice 2007/60/ES) v dikci MŽP ČR. Úvod Jednou z oblastí povodňové problematiky, kterou je hodnocení povodňových škod, se lidé zabývají již od dob, kdy při povodních dochází ke škodám na majetku. Avšak až novodobá historie, která nám přinesla řadu velkých povodňových událostí, zejména povodně z let 1997 a 2002, nám ukázala, že metody používané pro hodnocení povodňových škod nejsou dostatečně robustní, a že neexistuje nějaká jednotná metodika používaná samotnými odhadci skutečných škod na majetku při povodni. Toto vedlo někdy i k řádově rozdílným odhadům skutečných škod v jednotlivých lokalitách a při různých událostech. Pro věrohodné odhady škod na majetku nebo jejich srovnání se nabízí využít metody hodnocení potenciálních povodňových škod, které jsou vyvíjeny systematicky a zohledňují chování jednotlivých druhů materiálů a konstrukcí při povodních. Tyto metody nejenom, že mohou napomoci v odhadu škod při povodni, ale umožňují zejména stanovit potenciální škody, které by mohly vzniknout v lokalitách, kde se žádná povodeň v nedávné minulosti nevyskytla, ale kde jejich výskyt hrozí, což je známé buď z historického pozorování, nebo ze znalosti teoreticky stanovených záplavových území. Jedním z pracovišť, které se touto problematikou v ČR dlouhodobě zabývá je katedra hydrotechniky Stavební fakulty ČVUT v Praze pod vedením doc. Ladislava Satrapy, který se touto problematikou zabývá již od roku 1996, tedy ještě před příchodem již zmíněných velkých povodní, které potvrdily potřebnost již nastartovaného výzkumu a vedly k založení řady výzkumných projektů a týmů, které se touto problematikou dále zabývají dodnes. Metody hodnocení potenciálních povodňových škod a rizik Metody hodnocení potenciálních povodňových škod pro potřeby nasazení na území České republiky jsou tedy vyvíjeny od roku 1996 na katedře hydrotechniky Stavební fakulty ČVUT v Praze, např. [9], [1]. Jedná se o metodu ztrátových křivek, pomocí které je možné potenciální povodňové škody (dále jen škody) stanovit (1) na základě stanovených jednotkových pořizovacích cen na měrnou jednotku (reprodukční ceny) jednotlivých kategorií a výměr hodnoceného majetku a ztrátové funkce vyjadřující procentuelní ztrátu z této jednotkové ceny v závislosti na parametrech expozice povodně (zejména hloubka zaplavení a rychlost proudění vody). Metody vychází z obdobných metod používaných v zahraničí (např. USA, UK, Nizozemí, SRN, atd.) a jsou přizpůsobeny pro potřeby ČR, tedy podle platných 119 cenových úrovní a zejména podle materiálových a konstrukčních vlastností objektů stavěných v ČR. Ztrátové funkce jsou pro každou kategorii vždy 2 a představují interval procentuálního odhadu potenciální povodňové škody. D APL(h, v, t ,...) kde: (1) D hodnota škody respektive ztráty v Kč, A výměra ohroženého majetku v jednotkách dle druhu majetku v m, m2 nebo m3, P pořizovací cena měrné jednotky daného druhu majetku v Kč.m-1,Kč.m-2 respektive Kč.m-3, L ztrátová funkce vyjadřující procento poškození v % v závislosti obecně na: h hloubce zatopení v m, v rychlosti proudění v m.s-1, t době trvání povodně v hodinách. Jednotkové ceny jsou stanovovány a každoročně aktualizovány na základě dostupných databází (ČSU, ÚRS, ÚZEI,…). Ztrátové funkce jsou pak výsledkem dlouholetého výzkumu interakce povodní a zasažených konstrukcí a jsou sestavovány podrobně na základě použitých materiálů a jejich interakce s povodní a nutnými náklady na obnovu, zejména v závislosti na hloubce a rychlosti proudění při zaplavení. Graf 1 uvádí příklad ztrátové funkce v závislosti na hloubce vody pro kategorii nezatříděný stavební objekt. Funkce a rostoucí hloubka vody představuje ztrátu souhrnně i přes více zatopených podlaží. Samotná stanovená škoda pak představuje nutnou celkovou finanční hodnotu potřebnou k obnově daného majetku, která se vyjadřuje vždy v určitém intervalu odhadu. Ztrátová funkce L1 L1max L1min 70,00% Ztráta [%] 60,00% 50,00% 40,00% 30,00% 20,00% 10,00% 0,00% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 h [m ] Graf. 1 Příklad ztrátové funkce (kategorie stavební objekt - ostatní) V prvopočátcích se nejprve vyjadřovaly škody zejména na stavebních objektech a komunikacích a postupem času se rozšířily do dalších kategorií, kterými dnes jsou: stavební objekty (objekty pro bydlení, občanská vybavenost, průmyslové objekty), vybavení objektů pro bydlení, vybavení objektů občanské vybavenosti, škody na pozemních komunikacích (silnice, železnice), mosty, inženýrské sítě, průmyslové škody (včetně živočišné výroby), zemědělské škody (rostlinná výroba), zahrady a parky, sportovní plochy, automobily, památkově chráněné objekty. Jednotlivé kategorie majetku se ještě dělí do různého množství podkategorií. Při nejpodrobnějším zpracování [1] se provádí podrobné místní šetření, které 120 v opačném případě při méně podrobném zpracování velkých území (viz dále tvorba zobecněné metody) je snaha minimalizovat a nahradit dostupnými zdroji [6]. Potenciální povodňové škody se stanovují samostatně pro každý požadovaný povodňový průtok (např. Q5, Q20 a Q100) a na základě této řady je možné přes celou škálu průtoků vyjádřit riziko (obecně můžeme riziko chápat jako součin škody a pravděpodobnosti jejího výskytu) jako průměrnou roční škodu [8] dle následujícího uvedeného vztahu (2): Qb R D(Q) f (Q)dQ (2) Qa kde: R průměrné roční povodňové riziko v Kč.rok-1, D(Q) hodnota škody při průtoku Q v Kč, Q průtok v m3.s-1, f(Q) hustota pravděpodobnosti ročních kulminačních průtoků, Qa průtok, při kterém začíná docházet ke škodám, Qb průtok, při kterém je pravděpodobnost škod již blízká 0. Riziko jako průměrná roční škoda v podstatě představuje průměrné roční finanční prostředky, jaké bychom si měli ukládat pro obnovu poškozeného majetku z dlouhodobého hlediska. Kapitalizací (pomocí diskontní sazby) metodou věčné renty a metodou nákladů a užitků je pak možné úsporu ročního rizika realizací nějakého protipovodňového opatření porovnat s náklady na dané opatření a tím zjistit, zda opatření je ekonomicky efektivní, či nikoliv [2]. Nasazení GIS a diversifikace metod S rozvojem geografických informačních systémů došlo i k jejich nasazení při uplatnění metod hodnocení potenciálních povodňových škod (cca od roku 2003). Jejich hlavním přínosem se stala možnost plošného nasazení při zpracování větších územních celků nebo většího množství posuzovaných lokalit. To s sebou přineslo řadu nových otázek, které bylo třeba řešit. Mezi ně patřilo zejména nutnost volby vhodných datových reprezentantů pro ohodnocení ohroženého majetku a dále nutnost zobecnění metod ve vazbě na datové reprezentanty a omezené možnosti místních šetření v rozsáhlých lokalitách. Touto problematikou se zabývá disertační práce [6] a souběžně postupně na pracovišti řešené projekty FLAMIS [11] ve spolupráci se švýcarskou univerzitou EPFL v Lausagne a dále ve spolupráci s VÚV TGM projekty pod vedenim Ing. Karla Drbala, Ph.D.: „Návrh metodiky stanovování povodňových rizik a škod v záplavovém území a její ověření v povodí Labe“ [3] a „Mapy rizik vyplývajících z povodňového nebezpečí v ČR“ [4]. Uvedené projekty [11] a [3] byly v podstatě přímou reakcí na požadavky po událostech při povodni 2002, kdy šlo krom jiného i o vývoj a testování metod hodnocení potenciálních povodňových škod a rizik v povodí Lužnice [11] a v povodí Labe [3]. Projekt [4] (2007) pak vznikl jako reakce na Směrnici Evropského parlamentu a Rady o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik (Směrnice 2007/60/ES) pod záštitou MŽP ČR, v rámci kterého se měla připravit metodika pro vyhodnocování a zvládání povodňových rizik a tvorbu map povodňových rizik. Mezi pilotní oblasti pro testování byly vybrány lokality Kyjovky, horní Opavy a zejména povodí Lužnice, jako lokalita s již v minulosti dobře zmapovanými povodňovým nebezpečím, ohrožením a rizikem. 121 Obr. 1 Příklad zobrazení kategorií ohroženého majetku - Kralupy nad Vltavou Při vývoji zobecněných metod, které by umožňovaly plošné nasazení v rámci celé republiky byl kladen důraz zejména na zajištění datových zdrojů, které by byly dostupné pro celé území republiky v jednotné podobě a dále i na data z do budoucna státem garantovaných zdrojů. Jako základ pro reprezentaci lokalizace a výměr ohroženého majetku byl vybrán datový podklad ZABAGED (ČUZK), jako vektorový podklad pro základní mapy v měřítku 1:10 000. I přes své nedostatky se jeví jako nejvhodnější datový reprezentant. Na obrázku 1 je uveden příklad kategorizovaného majetku v Kralupech nad Vltavou zejména podle ZABAGEDu a dalších zdrojů, ze kterých uveďme ještě Registr sčítacích obvodů a Registr ekonomických subjektů (ČSÚ). Na základě dostupných popisných atributů a minimalizace potřeby místních šetření byl redukován počet kategorií ztrátových křivek a tím vznikla zobecněná metoda hodnocení potenciálních povodňových škod odvozená ze základní podrobné metody [6]. Graf 2 Porovnání zobecněné (I) a podrobné (II) metody stanovení škod [6] Nejen v rámci uvedených projektů byla také provedena verifikace obou metod a skutečných hlášených povodňových škod. V grafu 2 je znázorněn vzájemný vztah hodnoty stanovených potenciálních škod v jednotlivých pilotních lokalitách pomocí zobecněné metody 122 (I) bez použití místních šetření s pouhou znalostí z dostupných podkladů a pomocí podrobné metody (II) s detailním místním šetřením a detailní kategorizací jednotlivých objektů. Odchylka hodnot stanovených škod se pohybuje zpravidla okolo 10% s korelačním koeficientem 0,98, což je vzhledem k úspoře času a financí při nasazení zobecněné metody při posuzování úspěch. Dále byly prováděny různé citlivostní analýzy na odchylky jednotlivých vstupních parametrů. Zejména na hloubky a rychlosti proudění vody, což například u hloubek v průměru v jednotlivých lokalitách činí cca 3-4% odchylku škod na změnu hloubky o10cm. Další verifikace metod byly provedeny po přívalových povodních v posledních letech (zejména 2009 na Novojičínsku a 2010 na Frýdlantsku), které svým charakterem byly odlišné od předchozích a postihly zejména lokality na horních tocích. Skutečné hlášené škody se v testovaných lokalitách pohybovaly kolem horního okraje intervalu odhadu potenciálních škod, což se vzhledem k charakteru těchto povodní předpokládalo. Mapy rizik Prostředky GIS je také možné využít pro vizualizaci a tvorbu rastrové formy dat reprezentující výsledky analýzy škod a rizika. Pro prezentaci škod pro jednotlivé průtoky i celkového ročního rizika můžeme použít zcela stejné způsoby zobrazení, které se budou pouze lišit v zobrazovaných jednotkách (škody: [Kč.m-2], riziko: [Kč.rok-1.m-2]). Hodnoty škod nebo rizika je možné zobrazovat lokalizovaně v souřadnicích dle místa jejich výskytu kumulované vzhledem k velikosti jedné buňky rastru překrývající část ohroženého území a majetku (viz obrázek 2). Velikost buňky je vhodné volit dle rozsahu celého území a požadované podrobnosti. V praxi se jeví jako vhodné použít velikost buňky řádově v metrech pro menší území až v desítkách metrů pro větší území. Vzhledem k velkému řádovému rozsahu zobrazovaných hodnot na m2 je vhodné při vizualizaci volit logaritmické měřítko a zobrazení volit ve škále odstínů jedné barvy (například červené), nebo odstínů několika barev zvýrazňující hodnoty od malého po velké riziko (v 5 až 6 intervalech). Obr. 2 Příklad zobrazení rastrové mapy intenzity rizika Tento formát zobrazení je kromě snadné detekce nejohroženějších míst (až do úrovně jednotlivých objektů dle velikosti buňky rastru) také vhodný k rychlému provádění součtů škod nebo rizika pro libovolně vybrané části území například při optimalizaci volby rozsahu chráněného území, což lze využít pouze například při plánování půdorysného vedení linií hází PPO za předpokladu zanedbatelného ovlivnění průběhu hladiny po realizaci PPO. V případě 123 posuzování projektů mající charakter zkapacitnění koryta nebo retence je potřeba sestavit mapy škod nebo rizika pro současný stav a stav po realizaci opatření a tyto od sebe odečítat. Uplatnění vytvořených metod Výše popsané metody jsou již přes 10 let hojně uplatňovány v praxi. Podrobná metoda je používána zejména při podrobných studiích rizik záplavových území v konkrétních lokalitách (řádově cca 50 studií a projektů) a při plánování projektů protipovodňové ochrany měst a obcí a jejich variant. Zobecněná metoda je pak používaná zejména v rámci metodiky hodnocení projektů zařazených do programu 129 120 Ministerstva zemědělství ČR: „Podpora prevence před povodněmi II“ (cca 300 projektů). Od roku 2005 jsou na pracovišti katedry hydrotechniky (Strategický expert MZe) Stavební fakulty ČVUT v Praze a částečně ve spolupráci s VUT v Brně posuzovány projekty protipovodňové ochrany i z hlediska ekonomické efektivnosti [2], tedy zda se vyplatí investovat prostředky do konkrétních projektů protipovodňové ochrany či nikoliv. Metodika se uplatnila i v dílčích úkolech v rámci mezinárodních projektů ELLA (http://www.ella-interreg.org/) v povodí Labe (ČR a SRN) a OderRegio (http://www.oderregio.org/) „Mezinárodní akční program – Preventivní povodňová ochrana územního plánování v povodí Odry“ (ČR, Polsko a SRN). Zobecněná metoda je pak součástí „Metodiky tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik“ [5], která vznikla jako jeden z výstupů výše popsaného projektu [4]. Tato metodika by měla přispět při naplňování povinností, které ukládá Směrnice Evropského parlamentu a Rady o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik (Směrnice 2007/60/ES) a je v současné době implementována. Závěr Závěrem lze konstatovat, že vyvíjené metody jsou v praxi používané a přínosné, zejména v době, kdy finančních prostředků není nazbyt a je třeba zejména nalézt povodněmi nejohroženější lokality a zároveň odfiltrovat neefektivní projekty protipovodňové ochrany. Podle sdělení v [7] při mapování evropských zemí německým institutem UFZ patří úroveň poznání a uplatnění hodnocení potenciálních povodňových škod a rizik v ČR na přední místa mezi zeměmi EU. V současné době probíhá další vývoj v oblasti zvýšených škod na objektech kulturního dědictví a v oblasti nepřímých nebo nehmotných škod, které ovšem nelze vždy vyjádřit pouze finančně a je třeba zavádět jiná kriteriální hodnocení. Poděkování Tento příspěvek byl podpořen projektem Ministerstva zemědělství ČR č. NAZV QH 71201 "Spolehlivost a bezpečnost vodohospodářských děl v měnících se klimatických podmínkách". Literatura [1] BRŮŽA, M., 2006. Metodika výpočtu potenciálních povodňových škod, disertační práce, ČVUT v Praze, Praha. [2] ČIHÁK. F. - SATRAPA, L. - FOŠUMPAUR. P., 2005. Metodika pro posuzování protipovodňových opatření navržených do II. etapy programu „Program prevence před povodněmi II“ (r. 2007-2012), katedra hydrotechniky, Fakulta stavební, ČVUT v Praze – Součást dokumentace programu 129 120 – Podpora prevence před povodněmi II, Praha: MZe ČR. 124 [3] DRBAL, K. - SATRAPA, L. - HORSKÝ, M. - kol., 2005: Návrh metodiky stanovování povodňových rizik a škod v záplavovém území a její ověření v povodí Labe., Zpráva grantového projektu VaV/650/5/02, Brno: VÚV TGM. [4] DRBAL, K. - SATRAPA, L. - HORSKÝ, M. - kol., 2011: Mapy rizik vyplývajících z povodňového nebezpečí v ČR, Zpráva projektu VaV SP/1c2/121/07), Brno: VÚV TGM. [5] DRBAL, K. - kol., 2012: Metodika tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik, Praha: MŽP ČR. [6] HORSKÝ, M., 2008. Metody hodnocení potenciálních povodňových škod a jejich aplikace pomocí prostředků GIS, disertační práce, Praha, ČVUT v Praze, 124 s. [7] MEYER, V. - MESSNER, F., 2005. National Flood Damage Evaluation Methods, A Review of Applied Methods in England, the Nederland, the Czech Republic and Germany. UFZ, Department of Economics, SRN. [8] MZe ČR, 2004. Posílení rizikové analýzy a stanovení aktivních zón v českém vodním hospodářství, Nizozemský program “PARTNERS FOR WATER” a Ministerstvo zemědělství ČR; http://www.mze.cz/attachments/posileni_rizikove_analyzy.pdf, Praha: ARCADIS. [9] SATRAPA, L., 1999. Návrh a použití metodiky pro stanovení potenciálních povodňových škod. Povodňové škody - stanovení potenciálních škod způsobených povodněmi. Praha, ČVTVHS, díl 1, s. 73-91. ISBN 80-02-01274-7. [10]SATRAPA, L. - HORSKÝ, M. - kol., 2012: Spolehlivost a bezpečnost vodohospodářských děl v měnících se klimatických podmínkách., Závěrečná zpráva grantového projektu MZe ČR č. NAZV QH 71201VaV/650/5/02, Praha: ČVUT v Praze. [11] VALENTA. P. - VALENTOVÁ. J. - SATRAPA, L. - HORSKÝ, M., 2006. FLAMIS – Flood Analysis and Mitigation on the Lužnice River in South Bohemia - Final report, Závěrečná zpráva grantu 8631422, Praha: ČVUT v Praze, Fakulta stavební. Kontakty na autora Ing. Martin Horský, Ph.D., Stavební fakulta, ČVUT v Praze, Thákurova 7, Praha, 166 29, e-mail: [email protected] 125 VÝVOJ INFORMACÍ O ZÁPLAVOVÝCH ÚZENMÍCH A PRŮBĚHU POVODŇOVÝCH PRŮTOKŮ NA STŘEDNÍM A DOLNÍM LABI J iř í PETR Abstrakt Příspěvek popisuje vývoj informací o povodních a o rozsahu záplavových území na Labi a o způsobu získávání těchto informací. Popsán je vývoj monitorovacích systémů a vývoj zprostředkování informací o průběhu a předpovědi povodňových průtoků široké veřejnosti. Úvod Potřeba získat, zaznamenat a předat informace o rozsahu záplavového území, a tedy i o možném nebezpečí pro sídla a zemědělské pozemky, sahá zřejmě až do dávné minulosti počátků osidlování labské nivy. První informace byly zcela jistě předávány ústně. Později byly značky dosažených hladin při významných povodních tesány do skal, případně na zasažené objekty, povodně byly zobrazovány na obrazech, zaznamenávány v kronikách a dobových textech a ještě později docházelo k příležitostným zákresům rozlivů významných povodní do map, a to v různých měřítkách i na různých podkladních mapách. Vzhledem k tomu, že cílem příspěvku je shrnout vývoj poskytovaných informací zejména v posledních 30 letech, příspěvek zcela pomine historické období a zahájí svoji exkurzi do minulosti zhruba na začátku minulého století. Současně je třeba upozornit čtenáře, že cílem příspěvku není přinést vyčerpávající a úplný výčet historických pramenů, ale spíše na vybraných příkladech popsat vývoj moderních informačních zdrojů. Období před nástupem výpočetní techniky (cca 1900 - 1980) Záznamy o významných povodních v tomto období spočívaly v zákresech zasažených území do map, z tohoto období se rovněž dochovaly značky dosažených hladin velkých vod. V některých případech docházelo ve snaze zachovat maximum informací pro další využití k vytváření určitých pasportů, kde byly údaje o velkých vodách k určitému období shromažďovány a zakreslovány. K významným povodním došlo v letech 1900, 1920, 1940, a 1941. Automatizace a přenos dat byl rovněž ve svých počátcích. V 70. letech byla v provozu tzv. „vodní linka“, kdy docházelo 2 x denně ke sběru dat z labských jezů v úseku Smiřice – Střekov. V souvislosti se zahájením přepravy uhlí do Chvaletic pak byly jezy vybaveny radiostanicemi a sběr dat probíhal v rámci radiových relací až 3 krát denně. Data měl k dispozici pouze vodohospodářský dispečink Povodí Labe, výměna dat s ČHMÚ probíhala rovněž telefonicky, v omezeném rozsahu a byla zaměřena téměř výhradně na potřeby plavebního provozu. Vzhledem k absenci významných povodní v tomto období nebyla otázka povodňové problematiky příliš aktuální. Studie odtokových poměrů HYDROPROJEKT, 1977 - 1992 S vlažným nástupem výpočetní techniky na konci 70. let došlo k rozšíření možností provádění hydraulických výpočtů. V roce 1977 tehdejší HYDROPROJEKT na základě objednávky Povodí Labe zpracoval pilotní „Studii odtokových poměrů v intravilánu města Hradec Králové“. V dalších letech postupně došlo obdobným způsobem ke zpracování studií odtokových poměrů Labe v úseku Dvůr Králové n. L. - Hřensko. Poslední z této řady studií byla zpracována v roce 1992 pro úsek Střekov - Obříství. První výpočty byly prováděny na samočinném počítači MINSK 22 na základě rovnic nerovnoměrného ustáleného proudění 126 vody v korytě, poslední studie byla zpracována na počítači Helvet Packard 2100S, matematický základ byl obdobný, ale rozšířený o možnosti výpočtu ve složeném korytě a průtoků jezem. Výstupy studií byly mapy záplavových území Q100 v měřítku převážně 1:5000 a 1:10 000, příčné a podélné profily se zákresy hladin dosažených při Q5, 50 a 100 a tabulkový přehled hladin dosažených při Q1,5,10,20,50 a 100. Obr. 1 Historický vodočet na zámecké skále v Děčíně, cca 16. stol. Obr. 2 Zákres povodně na středním Labi v roce 1926 127 Automatizace hlásných profilů a monitorovací systém Významným příspěvkem k zlepšení informací o vývoji vodních stavů a průtoků na Labi bylo vybudování sítě automatických monitorovacích stanic s možností přenosu dat. Monitorovací stanice byly osazovány jednak do stávajících hlásných profilů kategorie A i B, dále pak na dalších významných profilech na toku a na také na všechny jezy. Český hydrometeorologický ústav jako první osadil automatickou monitorovací stanicí provil Labe - Ústí nad Labem v roce cca 1996, do roku cca 2005 pak instaloval automatické měření s přenosem na všechny hlásné profily na středním a dolním Labi. Povodí Labe zahájilo budování monitorovacího systému na dolním Labi v roce 1992 realizací monitoringu na VD Střekov, do roku 1997 došlo k realizaci monitorovacího systému na většině vodních děl v úseku Mělník - Hřensko. V dalších letech pak následovala modernizace monitorovacího systému v souvislosti s vývojem nových technologií a rozšíření monitoringu o několik nových stanic. Na středním Labi Povodí Labe provozovalo v letech 1993 - 2000 síť monitorovacích stanic RADOM v úseku Kostomlátky - Mělník, kdy byla data pomocí rádiového přenosu soustředěna v uzlovém bodě Brandýs n. L. a následně byla přenášena na vodohospodářský dispečink v Hradci Králové. V letech 2000 byl radiový přenos nahrazen přenosem přes telefonní linky. V letech 2004 - 2010 pak došlo k celkové rekonstrukci tohoto systému a jeho rozšíření na celý úsek Smiřice - Hřensko. V současné době jsou automatickým monitorovacím systémem vybaveny všechny hlásné profily, vybrané významné profily a všechny jezy na Labi v úseku Smiřice - Hřensko. Automatizaci části profilů zajistil Český hydrometeorologický ústav, část profilů a všechny jezy vybavilo automatickým monitoringem Povodí Labe, státní podnik. Data jsou přenášena na vodohospodářský dispečink v Hradci Králové, vybraná data jsou pak prezentována na internetových stránkách www.pla.cz. Obdobně je zajištěn i přenos dat do sběrného centra ČHMÚ s následnou prezentací na internetových stránkách www.chmi.cz. Obr. 3 (vlevo) Labe, Opatovice n. L. - pasport zaznamenaných výšek velkých vod, zpracováno pro střední Labe, cca 1950 Obr. 4 (vpravo) Rozsah záplavového územní Q100 v Hradci Králové, Hydroprojekt 1977 Matematické modely DHI, 2002 - 2005 V roce 2002 zadalo Povodí Labe, státní podnik firmě DHI Hydroinform a.s. zpracování nového povodňového modelu na Labi v úseku Mělník - Hřensko. Matematický model byl v celém rozsahu sestaven jako 2D. Shodou okolností byl při povodni v srpnu 2002 tento model těsně před dokončením, a proto byl operativně využit pro stanovení předpokládaného rozsahu kulminací při právě probíhající povodni. V režimu of-line byly provedeny výpočty 128 pro několik variant ustálených průtoků blízkým očekávané kulminaci a pro tyto varianty byly zpracovány mapy předpokládaného rozsahu záplavového území na dolním Labi. Takto získané mapy byly jedním z podkladů, na jejichž základě byly při povodni řízeny evakuační a záchranné práce. Studie „Povodňový model v úseku Mělník - Hřensko“ byla dokončena v prosinci 2002 a poskytla informace nejen o rozsahu záplavových území a dosažených hladinách při Q5,20 a 100, ale i informace o dosažených hloubkách a směru i rychlosti proudění v jednotlivých výpočetních bodech. Obr. 5 Mapa rychlostí a směru proudění při Q100 - Labe - Krásné Březno V roce 2005 byla pak firmě DHI Hydroinform a.s. zadána „Studie odtokových poměrů Labe v úseku Opatovice n. L. - Mělník“, která obdobné informace zpracovala pro rozsah průtoků Q1,5,20, 100 a extrém. Letecké snímkování rozsahu záplavových území Jedním z nejzajímavějších dokumentů, jsou kolmé letecké snímky záplavových území. Tyto letecké snímky byly pořizovány s dostatečným překryvem tak, aby mohla být na jejich základě zakreslena hranice záplavového území. První letecké snímky tohoto typu jsou k dispozici z povodně v roce 1981 v úseku Hradec Králové - Němčice. Další letecké snímkování bylo prováděno při povodních v roce 1997 (úsek Hradec Králové - Pardubice), 2000 (úsek Les Království - Jaroměř), 2002 (úsek Kostelec n. L. Hřensko) a v roce 2006 (úsek Pardubice - Hřensko). Snímkování bylo prováděno při kulminaci, nebo za stavu velmi blízkém kulminaci, což je na Labi při táhlých kulminacích s pomalým postupem čela vlny pro zamýšlený účel dostatečné. V souvislosti s rozvojem amatérského letectví a zpřístupněním profesionálních leteckých služeb vznikla během povodní v posledních letech řada dokumentačně zajímavých šikmých leteckých snímků oblastí zasažených povodněmi. 129 Obr. 6 Kolmý letecký snímek, povodeň 2002, Labe - přístav Mělník Obr. 7 Šikmý letecký snímek, povodeň 2002, Labe - Mělník, 15.8.2002 On-line matematický model Labe - 2012 Na základě zkušeností s matematickým modelováním rozsahu záplavových území N-letých vod a historických povodní, spolu s dosažením potřebného rozsahu sběru dat a rychlosti a spolehlivosti datových přenosů došlo po povodni v roce 2002 k obnovení myšlenky sestavit pro úsek středního a dolního Labe on-line předpovědní matematický model. Náznaky záměru realizace on-line matematického modelu se objevily již v roce 1994 (viz literatura [1], [2] a [3]). Následně byl tento záměr rozpracován v rámci [4]. I když byly 130 v rámci těchto studií řešeny otázky jen běžných průtoků, principy řešení byly vzorem i pro náš záměr realizace on-line matematického modelu zaměřeného na povodňové průtoky. Při povodni na Labi v roce 2002 byly na existujících matematických modelech prováděny cílené of-line výpočty očekávaných kulminací. V té době však ještě nebyly vhodné podmínky pro vytvoření on-line modelu, jednalo se zejména o potřebný výpočetní výkon. V roce 2007 bylo proto zadáno firmě DHI a.s. zpracování studie proveditelnosti „Matematický model Labe pro předpověď průběhu povodňových vln“ [5]. Studie dospěla k závěru, že lze za současného stavu sběru a přenosu dat a výkonů výpočetní techniky sestavit takový matematický model, který v on-line provozu dokáže poskytovat předpovědi stavů a průtoků až na 48 hodin. Obr. 8 Titulní stránka aplikace Obr. 9 Prezentace výsledků Obr. 10 Přehledná mapka a detail s možností dalšího zoomu a výběru profilu (zelená kolečka) 131 Na základě této studie byl pak v rámci mezinárodního projektu LABEL model povodňových průtoků v roce 2011 sestaven a zprovozněn. V současné době model běží ve zkušebním provozu, výpočet probíhá 3 krát denně a vzhledem k náročnosti výpočetních operací běží v podstatě kontinuálně. Dva běhy modelu dávají předpovědi na následujících 24 hodin, třetí běh běží přes noc a dává předpověď na následujících 48 hodin. Matematický model Labe bude po skončení zkušebního provozu (cca III. čtvrtletí 2012) poskytovat veřejnosti v prostředí mapového serveru Google informace o předpokládaném rozsahu záplavového území ve formě zákresu rozsahu záplavového území předem připravených variant Q5, Q20 a Q100, který je nejbližší výsledkům výpočtu. Dále budou k dispozici informace o průběhu vodních stavů a průtoků v 43 profilech na toku. Všechny informace budou přístupné prostřednictvím jednoduché webové aplikace z internetových stránek Povodí Labe, státní podnik. Vzhled a funkčnost aplikace přibližují obrázky. Závěr Z předcházejícího textu lze odvodit, že rozsah a kvalita informací o záplavových územích doznal největšího vývoje v posledních cca 30 letech s tím, že v tomto období došlo k významnému rozšíření možností zpracovatelů díky rozvoji výpočetní techniky a moderním metodám získávání a zpracování dat. Současně s rozvojem výpočetní techniky, datových přenosů a internetu došlo ke zpřístupnění řady informací široké veřejnosti a to do té míry, že v současné době má zkušený uživatel internetu až na určitou časovou prodlevu v podstatě shodné informace jako odborní pracovníci ČHMÚ a vodohospodářského dispečinku Povodí Labe, státní podnik. Pokud budeme předpokládat v příštích letech obdobný trend vývoje, a dojde k očekávanému zrychlení výpočetní techniky a přenosu dat, lze do roku 2020 očekávat dostupnost takřka on-line informací o průběhu vodních stavů a průtoků na vodních tocích. Na významných vodních tocích pak bude k dispozici pravděpodobně i on-line předpověď vodních stavů a průtoků, generovaná na základě výpočtu hydraulických matematických modelů spolu s on-line generací map předpovědí rozsahů záplavových území. Literatura [1] Procházka J., 1995. Koncepce řízení kaskády jezů na Labi, Studie, Povodí Labe, a.s., 1995 [2] Valenta P., 1997. Ověření funkce automatického regulátoru jezu Dolní Beřkovice pomocí matematického modelu, Studie, HYDROExpert spol. s r.o., 1997 [3] Gabriel P., 1998. Experimentální ověření automatické regulace jezu Dolní Beřkovice, Studie, 1998 [4] Valenta P. – Gabriel P., 2000. Matematický model pro operativní řízení labské kaskády, Studie, HYDROExpert spol. s r.o., 2000 [5] Špatka J., Jiřinec P., Mateásko F., Nykl L., 2007. Matematický model Labe pro předpověď průběhu povodňových vln, Studie proveditelnosti, DHI a.s., 2007 Kontakty na autora Ing. Jiří PETR, Povodí Labe, státní podnik, Víta Nejedlého 951 500 03 Hradec Králové, e-mail: [email protected] 132 POVODNĚ 2002 A MĚSTSKÁ KNIHOVNA V PRAZE. RESTAUROVÁNÍ PRAŽSKÉ BIBLE Mic hae la LO SÍKO VÁ Městská knihovna v Praze (MKP) patří mezi ty instituce, které bohužel utrpěly škody při povodních v roce 2002. Zasažena jimi byla budova Ústřední knihovny na Starém Městě a pobočky v Karlíně a v Holešovicích. V Ústřední knihovně (ÚK) byly suterénní prostory zatopeny průsakem spodních vod. Výška hladiny dosahovala v některých částech i více než 5 metrů, přičemž se ji odčerpáváním dařilo udržet necelé 2 metry pod úrovní Mariánského náměstí. Zatopen byl nejen Velký sál až k poslední řadě sedadel, Malý sál, počítačová studovna, ale i předsálí, suterénní šatny, ve skladištním traktu prostory 3. suterénu a skladiště hudebnin s kompaktními regály ve 2. suterénu. Přesto Městská knihovna v Praze v budově Ústřední knihovny nepřišla o jedinou knihovní jednotku, o jediný počítač. Navzdory uklidňujícím informacím ve sdělovacích prostředcích byla evakuace spodních částí budovy zahájena včas a podařilo se všechny knihy ze suterénu odnosit do bezpečí. Následovalo mnohadenní čerpání vody ze zatopených prostor. Poté bylo zjištěno, že statika budovy je naprosto v pořádku. Poté se podařilo obnovit už v pátek 16. 8. v omezeném režimu lokální počítačovou síť a následně plně oživit servery. Brzy se podařilo obnovit provoz poboček v síti a nakonec 10. 9. i Ústřední knihovny, hned poté, co se podařilo vyřešit problémy s obnovením dodávky elektřiny, s odstěhováním knih evakuovaných ze suterénních skladišť a se sanací budovy. Přízemní objekt knihovny Holešovice na Ortenově náměstí byl zatopen do výše asi 1,5 metru. Knihy, které byly nad hladinou, se podařilo zachránit, ale asi 30.000 svazků, tedy cca 80 % fondu této pobočky, bylo zcela zničeno. Budova byla vyklizena a začal proces vysoušení. Statické poškození knihovny nebylo prokázáno, proto byla později obnovena již jako automatizovaná pobočka. Oddělení vzácných tisků Městské knihovny v Praze sídlilo ve stejném objektu a v jeho suterénním skladišti byl uložen především historický fond knihovny. Bylo tu velmi dobré zajištění proti lokální havárii vodovodu, proti požáru, ale i bezpečnosti, v témže objektu byla policejní služebna. Stoleté vodě čelit ovšem budova nemohla. Knihovna byla bohužel stále ujišťována, že tato pobočka je mimo záplavové území. Ve chvíli, kdy knihovníci pochopili, že to není pravda, bylo pozdě, a odvoz knih už nebyl možný. Prvotní šok záhy vystřídala horečná aktivita. Už 17. 8. měla knihovna slíbeno, že Mochovské mrazírny zmrazí a dlouhodobě uskladní všech 20.000 svazků oddělení vzácných fondů a tím je zachrání pro pozdější odborné vysušení a restaurování. Den poté začala třídenní bitva s časem, knihovníci spolu s množstvím dobrovolníků postupně omývali jednotlivé svazky od bahna, ukládali je do igelitových sáčků, v přepravkách byly pak knihy odváženy do Mochova. Pobočka v Karlíně v Šaldově ulici neměla šanci. Postup vody a rychlost evakuace vyloučily jakoukoli možnost pokusit se o záchranu. Knihovna byla zcela zničena, s ní cca 16.000 knih. Navíc dům, v němž sídlila, nebyl ze statického hlediska úplně v pořádku, proto pobočka nebyla obnovena. Knihovnické služby jsou v oblasti Karlína i 10 let po povodni zajišťovány pojízdnou knihovnou. Celkem bylo povodní zničeno asi 46.000 svazků, tedy 2 % knihovního fondu. Z toho bylo poškozeno 20.000 svazků ze vzácných fondů, jejichž konečná záchrana si vyžádala 133 nemalé náklady. Knihovna ve spolupráci s Magistrátem hl. m. Prahy zrekonstruovala poškozené sály v budově ÚK, ty byly znovu otevřeny na jaře 2003. Pobočka v Holešovicích byla opravena. Pro zrestaurované knihy z Oddělení vzácných tisků byly nalezeny nové prostory mimo záplavovou oblast a na podzim roku 2003 ukázala Městská knihovna v Praze veřejnosti zrestaurovanou Pražskou bibli. Záchrana postižených knižních fondů Při povodni bylo celkem postiženo na 20 000 svazků vzácných tisků. Na začátku záchranného procesu byly stovky dobrovolníků, kteří své knihovně v nelehkých podmínkách, v kontaminovaném blátě, dnem i nocí, pomáhali spolu s knihovníky čistit jednotlivé svazky a připravit je k odvozu ke zmražení. Právě to bylo spolu s následným vysušením a restaurováním jedinou šancí na záchranu tohoto unikátního dědictví minulosti. Národní knihovna ČR působila spolu s Národním archivem již během povodňového srpna jako poradenské centrum pro všechny postižené instituce, a od podzimu 2002 intenzivně hledala vhodné metody pro usušení zaplavených knih a mnoha dalších dokumentů. První užší spolupráci navázala v této oblasti právě s Městskou knihovnou v Praze. Po poradě s odborníky ochrany fondu Národní knihovny ČR využili pracovníci MKP na základě předcházejících analýz tři metody sušení - Sušení vakuovým balením na vakuové baličce potravin, sušení v upravených sušárnách dřeva v Kralupech nad Vltavou a sušení ve vakuové komoře, unikátním zařízení, které v sobě spojuje hned několik sušicích metod, v Centrálním depozitáři Národní knihovny ČR v Hostivaři. Po povodních v roce 2002 se ukázalo, že v České republice neexistuje zařízení, ve kterém by bylo možné sušit větší množství historicky či umělecky cenných knih a dalších dokumentů. Každý materiál vyžaduje specifické podmínky, jež zaručí během procesu vysoušení jeho minimální poškození. Proto tým odborníků sestavil prototyp univerzální vakuové sušicí komory, v níž je možné bezpečně zbavit vlhkosti nejrůznější druhy papírových dokumentů, od rukopisů a knih, přes časopisy a noviny, až po plakáty či mapy. K jejich sušení lze využít několika metod. První z nich je vakuové vymrazování (lyofilizace), což je sušení, které probíhá při velmi nízkém tlaku (méně než 6 Mbar) pod tzv. trojným bodem a při teplotách pod bodem mrazu. V těchto podmínkách může voda existovat pouze jako led nebo vodní pára, ale nikoliv v kapalném skupenství. Tato metoda sušení je šetrná vůči iluminacím a inkoustu, může však poškozovat některé druhy papíru. Dále vakuové sušení, které probíhá při nízkém tlaku (okolo 20Mbar), kdy dochází k intenzivnímu odpařovaní vody při nízkých teplotách. Jde o metodu optimální pro dokumenty, které neobsahují iluminace a inkousty. Nakonec sušení v řízené atmosféře, které probíhá při normálním tlaku proudem vzduchu, u něhož se upravují teplota a vlhkost na požadované parametry. Vakuovou komoru lze využít i pro kondicionování, při němž usušené dokumenty získají požadované parametry teploty a vlhkosti, nebo pro dezinfekci. Vývoj a projektování komory zajišťoval tým projektantů pod vedením Václava Kohouta, výrobou byla pověřena Modřanská potrubní a.s. Na financování se podílela americká nadace Andrew W. Mellon Foundation a Ministerstvo kultury ČR. Komora byla uvedena do zkušebního provozu v létě roku 2005 a brzy byl schválen její normální provoz. Víceúčelová vakuová komora je prototypem využívajícím ve světě unikátní spojení několika sušicích metod. Řídicí systém umožňuje nastavovat parametry sušení a vzájemně je kombinovat. Parametry procesu sušení je možné kontrolovat prostřednictvím internetu a kamerový systém umožňuje sledovat na dálku i pohyb osob a způsob manipulace s knihami. 134 Bezpečnostní systém komory je napojen na velín Centrálního depozitáře NK ČR. Toto zařízení je jediným svého druhu v České republice, které má v majetku státní kulturní instituce. Je určena nejen pro případ velkých katastrof, jako byla zmíněná povodeň, ale i pro případy menších havárií. Restaurování Pražské bible Současně s vysoušením zahájila Městská knihovna v Praze již v listopadu 2002 náročné restaurátorské práce. První restaurovanou knihou byla Pražská bible, prvotisk z roku 1488. Ihned po skončení povodní začal výzkum, jakým způsobem co nejšetrněji vzácnou inkunábuli vysušit a uvést ji do stavu, v jakém se nacházela před povodní. Výzkumem bylo prokázáno, že nejvhodnější metodou pro sušení Pražské bible bude právě metoda vakuového balení. Pražskou bibli citlivě uvedla do původního stavu restaurátorka Jana Dvořáková. Pražskou bibli mohla veřejnost naposledy vidět při loňské výstavě k 120. výročí Městské knihovny v Praze, která se konala v Galerii Smečky. Zároveň byla v roce 2011 vydána kniha Příběh Pražské bible, která popisuje nevšední osudy této inkunábule, a to dokonce i komiksem. Nyní je volně ke stažení na webu Městské knihovny v Praze jako ekniha. Celkem se tak z fondů vzácných tisků Městské knihovny v Praze ohrožených zkázou podařilo zachránit na 15 000 svazků. Poslední vysušený svazek předal generální ředitel Národní knihovny ČR Vlastimil Ježek 31. ledna 2007 řediteli Městské knihovny v Praze RNDr. Tomáši Řehákovi coby symbolickou tečku za povodní z roku 2002. U příležitosti 10. výročí povodní se rozhodla Městská knihovna v Praze, že na podzim tohoto roku zpřístupní Oddělení vzácných tisků, tedy historické fondy knihovny, v badatelském režimu. Literatura [1] KOPENCOVÁ, Z.. Záchrana vzácných tisků Městské knihovny v Praze. Městská knihovna v Praze, 2002. [2] Tisková zpráva 31. 1. 2007, Národní knihovna předává Městské knihovně v Praze poslední vysušený svazek! Městská knihovna v Praze, 2007. [3] DVOŘÁKOVÁ, J. Restaurování Pražské bible. Autorka restaurovala Pražskou bibli v době studia na Institutu restaurování a konzervačních technik (Univerzita Pardubice) jako svou bakalářskou práci, tehdy vznikla i tato restaurátorská zpráva. 2003. Kontakty na autora Mgr. Michaela Losíková, Městská knihovna v Praze, Mariánské nám. 1, 110 00, Praha1, e-mail: [email protected] 135 Obr. 1 Zmrazená Pražská bible Obr. 2 Pražská bible po restaurátorském zásahu 136 TÉMATICKÝ BLOK C - OPERATIVNÍ OPATŘENÍ 137 138 ROZVOJ PŘEDPOVĚDNÍ POVODŇOVÉ SLUŽBY V ČESKÉ REPUBLICE PO POVODNI 2002 J a n D AŇHELKA 1 , Radek Č EKAL 2 Abstrakt Příspěvek stručně popisuje rozvoj nástrojů hydrologické předpovědní služby v období od roku 2002 do 2012. Ukazuje i na některé historické paralely s jinými obdobími po velkých povodních. Představeny jsou hydrologické předpovědní systémy a směr jejich současného vývoje i speciální aplikace FFG-CZ aj. Úvod Velké katastrofy jsou vždy impulsem pro zvýšení úsilí o zlepšení možností ochrany před jejich negativními důsledky. Podobně jako společenskou reakcí na druhou světovou válku bylo zahájení integračního procesu v Evropě, nebo vznik OSN v současné podobě. Reakcí na tsunami v Indickém oceánu v prosinci 2004 došlo k rozvoji varovných systémů v oblasti aj. Povodně logicky vždy znamenaly rozvoj systému protipovodňové ochrany včetně rozvoje hydrologické služby a to i v měřítku území České republiky. Je pravděpodobné, že rychlé navyšování terénní úrovně Starého města v Praze na dnešní úroveň bylo přímou reakcí na povodeň 1272. Po povodních v 18. a 19. století byly v několika etapách vybudovány nábřežní zdi. Povodeň v roce 1872 a také katastrofální sucho 1874 vedly ke vzniku Hydrografické komise pro Království České v roce 1875 pod vedením profesora Andrease Rudolfa Harlachera. Také povodeň 2002 vedla k logickým reakcím například v podobě zrychlení budování protipovodňové ochrany v Praze nebo k rozvoji přístrojové techniky hydrologické služby. Historická paralela V obdobích po velkých povodních lze nalézt časté podobnosti v následném rozvoji hydrologické služby. Jak jsme se již zmínili, reakcí na povodeň 1872 a sucho 1874 bylo založení Hydrografické komise pro Království České v roce 1875. Přitom její hlavní aktivity spočívaly zejména v budování měřicí sítě limnigrafů (včetně pokusů, dlouho neúspěšných, o organizaci bezplatných telegrafických depeší pro operativní přenos dat), v rozsáhlých hydrometrických pracích (včetně rozvoje hydrometrických přístrojů, například v podobě konstrukce elektrického integrátoru [5]), odvozování metod hydrologické bilance a vývoji předpovědní metody pro dolní Labe (v té době unikátní metodou odpovídajících si průtoků a postupových dob). Po katastrofálních povodních na Slovensku v roce 1960 došlo k dalšímu rozvoji měřicí sítě a zejména organizace telefonického předávání pozorovaných hodnot dobrovolnými pozorovateli, vznikla regionální operativní hydrologická pracoviště, která rozpracovala předpovědní metodiky pro regiony a menší vodní toky. Povodně v roce 1997 přinesly následný rozvoj moderních hydrologických předpovědních modelů a vznik spojených, meteorologických a hydrologických předpovědních pracovišť ČHMÚ. Posléze povodeň 2002 se odrazila v intenzivním rozvoji přístrojové techniky a kvalitativně zásadní změně způsobu přenosu dat, dalším rozvoj hydrologických modelů aj. Jde tedy o v zásadě stále stejné oblasti hydrologické služby do nichž je po povodních směřováno úsilí o zlepšení – získávání dat a rozvoj metod jejich operativního vyhodnocování. 139 Rozvoj předpovědní služby ČHMÚ od roku 2002 Dle vodního zákona předpovědní povodňovou službu v ČR zabezpečuje ČHMÚ ve spolupráci se správci povodí. Pro zabezpečení předpovědní povodňové služby je nezbytná úzká spolupráce meteorologů, hydrologů a vodohospodářů a rozvoj přístrojů, metod a nástrojů. Meteorologické modely a pozorování Hydrologická prognóza začíná v atmosféře, nelze proto opomenout významný rozvoj meteorologických nástrojů přispívajících ke zlepšení informací o aktuálních a předpovídaných srážkách a teplotě vzduchu jako hlavních faktorech pro následující hydrologické prognózy. V roce 2002 byly při povodni k dispozici hodinové srážkové údaje z několika málo desítek profesionálních stanic (při dnes již překonaném mechanismu HYDROSTARTU pak i z některých klimatických stanic), existovaly již operativní radarové odhady srážek. Avšak dnes hydrologové mají k dispozici okamžité hodinové (případně kratší) úhrny z několika stovek srážkoměrných stanic, což mimo jiné umožnilo interpretovat změny v intenzitě srážek z hlediska jejich projevů v tendenci na malých vodních tocích, na nichž jinak nebylo možné predikovat okamžik kulminace. V oblasti radarové meteorologie došlo k rozvoji zejména nowcasingových metod analýzy a extrapolace radarového echa pro bouřkové situace (viz. např. [6]) a k rozvoji sloučené informace z radarů a automatizovaných srážkoměrů [8], která je nejkomplexnější informací o srážkách využívající výhody přesnosti bodových měření ve stanicích a plného plošného pokrytí území informací z meteorologického radaru. K významným změnám došlo v oblasti meteorologických numerických předpovědních modelů, kde došlo ve dvou krocích ke zvýšení horizontálního (i vertikálního) rozlišení řádově z cca 14 km na 9 km a následně na cca 5 km. Souběžně s tím docházelo ke změnám matematického jádra modelu, například úpravy schématu konvekce aj. (viz např. [1]). Úzkým propojením meteorologické a hydrologické prognózy je jednotný systém vydávání výstrah na meteorologické a hydrologické jevy (SIVS), kdy jsou meteorology a hydrology vydávány společné informace (výstrahy). Hydrologické měřicí sítě a přístrojová technika Velkým problémem povodně 2002 byla nedostupnost dat o vodních stavech v kritických fázích povodně a neexistence měrných křivek pro vysoké vodní stavy. Nedostupnost stanic byla dána jejich nejen fyzickou destrukcí, ale i nedostupností telefonického spojení v důsledku zaplavení rozvoden. Po povodni došlo k masivnímu přechodu na přenos prostřednictvím mobilních sítí technologií GPRS. Zkušenosti vyvrátily obavy o spolehlivost tohoto typu přenosu i v průběhu pozdějších povodní, technologie navíc umožnila zvýšení frekvence záznamu dat a jejich přenosu až na 10 minutový interval. Navíc k dispozici z moderních přenosových stanic není jen informace o vodním stavu, ale i o technologickém stavu stanice, která umožňuje kvalitnější operativní hodnocení a korekce údajů. V současné době tak ČHMÚ disponuje větším množství dat z hydrologických stanic, než je schopen v dané frekvenci aktualizace plně využít a zpracovat, přesto je zřejmé, že objem dat zprostředkovaný uživatelům v regionálním či lokálním měřítku je přínosem, protože zde využití vysoké frekvence aktualizace dat může být rozhodujícím faktorem pro řízení zvládání povodně. V současnosti je v provozu 318 stanic automatizovaných vodoměrných stanic, jejichž údaje jsou k dispozici na internetových stránkách hydro.chmi.cz, záměrem je doplnění 140 automatizace všech zbývajících stanic provozovaných ČHMÚ (celkem by tedy měl ČHMÚ provozovat 516 přenosových automatů na tocích). Naprosto revolučním krokem bylo pořízení přístrojů ADCP pro měření průtoků ve vodních tocích, které umožnilo díky jejich rychlosti zmnohonásobení počtu prováděných měření a v zásadě umožňují provedení měření i za stavů, kdy by bylo použití klasické hydrometrické vrtule v podstatě prakticky vyloučeno [2], což přispělo ke zpřesnění měrných křivek zejména v oblasti vysokých stavů. Hydrologické modely Hydrologické předpovědní modely byly implementovány po povodni v roce 1997. Na povodí Labe byl implementován předpovědní systém AquaLog, který je inspirován americkým NWSRFS [7] a využívá sněhový model SNOW17 a srážkoodtokový model SACSMA (obr. 1). Na povodích Odry a Moravy je provozován systém HYDROG vyvinutý na VUT v Brně. Obr. 1 Funkční schéma předpovědního systému AquaLog Předpovědními systémy je aktuálně pokryta naprostá většina území ČR (výjimkou jsou například povodí Bíliny, Lužické Nisy a malých hraničních toků), navíc systém HYDROG v povodí Dyje a Moravy je provozován ve spolupráci se zahraničními partnery i pro území ležící mimo území České republiky. Výsledky modelů jsou pro potřeby hydroprognózních pracovišť k dispozici v několika stovkách interních uzlů modelu, z nichž 89 je volně zobrazováno na internetových stránkách (hydro.chmi.cz). Modely jsou provozovány v hodinovém kroku s předstihem 48 hodin. Výpočet je prováděn jednou denně ráno, v případě povodní se frekvence zpracování předpovědí zvyšuje dle aktuálních potřeb. Podrobněji o provozu a stavu implementace předpovědních modelů pojednává Daňhelka [3]. Vlastní rozvoj modelů probíhá kontinuálně, kvalitativně se změnilo zejména zpracování vstupních dat prostřednictvím aplikací AquaBase a SOMDATA (např. [11]), probíhá rekalibrace parametrů modelů a doplňování územního pokrytí. 141 Vyhodnocení úspěšnosti modelových předpovědí bylo vypracováno Vlasákem a Daňhelkou [10] a podrobněji je rovněž popsáno v jiném příspěvku uveřejněném v tomto sborníku. Závěry vyhodnocení prokázaly regionální rozdíly v úspěšnosti, nejen v závislosti na fyzickogeografických charakteristikách a velikosti povodí, ale i jiné regionální rozdíly. Ty mimo jiné iniciovaly práce na rekalibraci modelů i otázku sjednocení předpovědní strategie regionálních předpovědních pracovišť ve smyslu akceptovatelné míry falešných alarmů a nepředpověděných událostí (miss). V současnosti jsou dynamickou oblastí rozvoje v operativní hydrologii pravděpodobnostní hydrologické předpovědi. ČHMÚ experimentálně testuje využití předpovědních výstupů systému ALADIN-LAEF (16 členů ansámblu) pro vytvoření krátkodobé pravděpodobnostní hydrologické předpovědi (obr. 2). Vyvinuta a experimentálně testována je rovněž metodika tvorby střednědobých pravděpodobnostních předpovědí odtoku (obr. 3) metodou podmíněného náhodného výběru z generovaných syntetických klimatických řad odpovídajících variabilitě klimatických prvků [4]. Předstih předpovědi dosahuje 30 dnů a počet členů ansámblu je volitelný (standardně je používáno 50 variant). Obr. 2 Ukázka výstupu hydrologické předpovědi na základě ansámblu ALADIN-LAEF– experimentální provoz Flash Flood Guidance Specifickým typem povodní postihující území ČR jsou přívalové povodně. Jejich přesná predikce s dostatečným předstihem není současnými prostředky možná. Přesto je možné indikovat potenciál jednotlivých povodí k tvorbě rychlého povrchového odtoku a tedy k nebezpečí vzniku přívalové povodně, a to na základě fyzickogeografických charakteristik povodí a jeho aktuální nasycenosti, která je velmi významným faktorem i v případě přívalových povodní. Na základě inspirace americkým systémem Flash Flood Guidance byla v ČHMÚ vyvinuta aplikace indikátoru přívalových povodní FFG-CZ, která na základě vyhodnocení CN hodnot a jejich operativní aktualizace na základě předchozích srážek identifikuje pro malá 142 povodí (respektive grid 3 km) intenzitu srážek při níž by došlo k intenzivnímu odtoku s dosažení alespoň 0.4násobku teoretické hodnoty Q100 [9]. Operativní výstupy jsou volně k dispozici na internetových stránkách ČHMÚ (obr. 4). Obr. 3 Ukázka výstupu střednědobé pravděpodobnostní předpovědi pro Labe v Děčíně – experimentální provoz Obr. 4 Ukázka výstupu indikátoru přívalových povodní – nebezpečná úroveň srážek za 1h 143 Vyhodnocování sněhových zásob Znalost množství sněhových zásob zejména v období před jarním táním je nezbytná nejen pro účely řízení vodních nádrží, ale i pro vlastní předpovědi odtoku a vzniku povodní. Naměřená vodní hodnota sněhu z cca 300 stanic je každý týden zpracovávána v prostředí GIS za použití orograficky podmíněné interpolace do gridu s doplněním virtuálních stanic, zejména pro přesnější určení hranice sněhové pokrývky. Výstupem zpracování je celková mapa množství sněhových zásob na území ČR, ale i vyhodnocení celkového objemu akumulované vody v jednotlivých povodích (celkem 92 povodí definovaných potřebami hydroprognózy a státními podniky Povodí), či výškových pásmech. Pro potřeby uživatelů byl zpracován i katalog historických dat o sněhové pokrývce umožňující okamžité porovnání aktuálních hodnot s historickými maximy a tím i lepší interpretaci stávající situace. Publikace dat a výstupů Z hlediska uživatelů výstupů předpovědní povodňové služby došlo k významné změně zejména v objemu volně dostupných informací publikovaných na internetových stránkách ČHMÚ. Zvýšil se nejen počet vodoměrných a srážkoměrných stanic, jejichž měření jsou bez zpoždění publikována, ale vzrostla i frekvence aktualizace dat řádově na desítky minut. Přibyly pak nové typy produktů (vyhodnocení sněhových zásob, denní textové předpovědi, ukazatel nasycení a indikátor přívalových povodní), nově byla vytvořena i edukativní sekce shrnující informace o principech tvorby různých typů hydrologických předpovědí a vysvětlující možnosti správné interpretace prognózních výstupů, publikovány jsou výsledky vyhodnocení úspěšnosti hydrologických předpovědí, zpřístupněn je archiv zpráv o povodních aj. Pohled do budoucnosti pak předpokládá převod stávajícího systému POVIS (www.povis.cz) do provozu ČHMÚ a jeho další rozvoj jako uceleného systému poskytujícího informace v oblasti protipovodňové ochrany v ČR. Závěr Předpovědní pracoviště ČHMÚ velmi úzce spolupracují zejména s dispečinky státních podniků Povodí, které pro své potřeby řízení vodních nádrží provozují vlastní srážkoodtokové modely. Kromě široké výměny hydrologických a meteorologických dat, poskytuje ČHMÚ podnikům Povodí také meteorologické předpovědi a vzájemně jsou vyměňovány výsledky hydrologických modelů, případně jsou připravovány jednotné předpovědní výstupy pro informování povodňových orgánů. Spolupráce probíhá i na mezinárodní úrovni, již byl zmíněn provoz modelu HYDROG pro povodí Moravy ve spolupráci s rakouskými a slovenskými kolegy, úspěšná spolupráce probíhá také na Labi se Saskem a Mezinárodní komisí pro ochranu Labe a na Odře s polskými kolegy z IMGW. Česká republika prostřednictvím ČHMÚ je rovněž jednou z prvních zemí, která zapojila povodňové výstrahy do systému Meteolarm (www.meteoalarm.eu). Předpovědní služba ČHMÚ prochází kontinuálním vývojem. Neustále se zdokonalují předpovědní nástroje, zlepšuje se organizace povodňové služby ČHMÚ, rozšiřuje se soubor výstupů a produktů dostupných uživatelům. V kontextu výročí povodně 2002 je však nutné zdůraznit faktor zkušenosti, nejen na straně hydrologů, vodohospodářů ale i uživatelů předpovědí a veřejnosti. Má osobní vzpomínka na první pohled na výsledek simulace přítoku do VD Orlík v srpnu 2002, je zděšení a nedůvěra k tomu, že něco takového by bylo možné. Proto se domníváme, že snaha o udržení kontinuity hydrologické zkušenosti nejen u těch, kdo mají osobní zkušenost s povodní, ale i mezi generacemi hydrologů nesmí zapadnout a je naší povinností přispět k jejímu udržení. Věříme, že takový malý příspěvek k tomuto úkolu je i konference k 10. výročí povodně 2002. 144 Literatura [1] CATRY B. - GELEYN J.-F. - BOUYSSEL F. - CEDILNIK J. - BROŽKOVÁ R. DERKOVÁ M. - MLÁDEK R., 2008. A new drag sub-grid scale lift formulation in a mountain drag parameterisation scheme, Meteorologische Zeitschrift Band 17 Heft 2 (2008), p. 193 - 208 [2] ČHMÚ, 2007. Měření průtoků systémem ADCP při povodních v roce 2006. In: Hydrologická ročenka ČR 2006, ČHMÚ, Praha, s. 153-156 [3] DAŇHELKA, J., 2007. Operativní hydrologie: hydrologické modely a nejistota předpovědí, Sborník prací ČHMÚ, sv. 51, ČHMÚ, Praha, 104 s. ISBN 978-80-86690-48-3 [4] DAŇHELKA, J, A KOL. 2011. Vytvoření metodiky dlouhodobých pravděpodobnostních hydrologických předpovědí, Závěrečná zpráva, SP/1c4/16/07 Výzkum a implementace nových nástrojů pro předpovědi povodní a odtoku v rámci zabezpečení hlásné a předpovědní povodňové služby v ČR“, ČHMÚ, 22s. [5] HARLACHER, A. R., 1883. Hydrometrické práce na Labi u Děčína (Die hydrometrischen Arbeiten in der Elbe bei Tetschen). Hydrografická komise Království českého, N. 7, Praha, 24 s. (německá verze 27 s.) [6] NOVÁK P. - BŘEZKOVÁ L. - FROLÍK P., 2009. Quantitative Precipitation Forecast using Radar Echo Extrapolation. Atmospheric Research, 93, 328–334 [7] NWS, 2010 NWSRFS User Manual Documentation, dostupné <http://www.nws.noaa.gov/oh/hrl/nwsrfs/users_manual/htm/xrfsdocpdf.php> na [8] ŠÁLEK M., 2010. Operational application of the precipitation estimate by radar and raingauges using local bias correction and regression kriging. In: Sixth European Conference on Radar in Meteorology and Hydrology (ERAD 2010), National Meteorological Administration of Romania, Sibiu. [9] ŠERCL, P. 2011. The robust method for an estimate of runoff caused by torrential rainfall and proposal of a warning system. In: Early Warning for Flash Floods, Workshop proceedings, ČHMÚ, pp. 76-81 ISBN 978-80-86690-91-9 [10] VLASÁK, T. - DAŇHELKA, J., 2010. Vyhodnocení hydrologických předpovědí povodní v povodí Labe. Meteorologické Zprávy, roč. 63, č. 1, s. 5–12. ISSN 0026-1173 [11] VLASÁK, T. - KREJČÍ, J. - DAŇHELKA, J., 2009. Going to space: Implementation of spatial input data processing in real-time flood forecasting in the Czech Republic. EGU General Assembly, Vienna 2009, 1 Kontakty na autory 1. RNDr. Jan Daňhelka, Ph.D., ČHMÚ, Na Šabatce 2050/17, 143 06 Praha, e-mail: [email protected] 2. RNDr. Radek Čekal, Ph.D., ČHMÚ, Na Šabatce 2050/17, 143 06 Praha, e-mail: [email protected] 145 VLIV ÚDOLNÍCH NÁDRŽÍ A CHARAKTERISTIK POVODÍ NA POVODŇOVÉ PRŮTOKY M ar t ina P EL Á KO V Á 1 , Ladislav KAŠPÁREK 2 , Jak ub KREJČ Í 3 Abstrakt Příspěvek seznamuje s výsledky dvou výzkumných projektů zpracovaných po povodni 2002. Úkol „Vliv, analýza a možnosti využití ochranné funkce údolních nádrží pro ochranu před povodněmi v povodí Labe“ měl hlavní cíle: vyšetřit vliv nádrží na snižování maximálních průtoků na Labi s využitím poznatků z povodňové situace v povodí Vltavy a dolního Labe v srpnu 2002 a odvodit Nleté průtoky ovlivněné a neovlivněné nádržemi na Labi, Vltavě a Ohři. Výsledky ukázaly, že v absolutním měřítku se vliv Vltavské kaskády nejvíce projevuje v oblasti povodní s dobou opakování 10 až 20 let (až 22%). Jak při zmenšování, tak při zvětšování doby opakování (tj. kulminačního průtoku) její účinek klesá. Úkol „Analýza vlivu fyzicko-geografických charakteristik na tvorbu povodňového odtoku“ ukázal, že při povodni v srpnu 2002 byl vliv srážkových úhrnů na výšku povodňového odtoku zcela dominantní. Potvrzen byl i vliv využití území na odtokové výšky. Také velikost kulminačních průtoků je v naprosto rozhodující míře určena veličinami, které nemůžeme ovlivnit – příčinnou srážkou a stavem nasycenosti povodí. Podařilo se prokázat i tendenci ke zvětšování kulminačních průtoků u povodí s větší urbanizovanou plochou a u povodí s větším podílem orné půdy. Tyto vlivy jsou řádově menší než vliv příčinné srážky. Úvod V návaznosti na projekt Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 [1] byly VÚV T. G. M. koordinovány resp. řešeny i další dva navazující výzkumné úkoly: Vliv, analýza a možnosti využití ochranné funkce údolních nádrží pro ochranu před povodněmi v povodí Labe [2] a Analýza vlivu fyzicko-geografických charakteristik na tvorbu povodňového odtoku [3]. Vliv ochranné funkce údolních nádrží v povodí Labe na N-leté průtoky V roce 2002 dala Mezinárodní komise pro ochranu Labe podnět k tomu, aby byl jako součást Akčního plánu ochrany před povodněmi v povodí Labe v České republice řešen úkol Vliv, analýza a možnosti využití ochranné funkce údolních nádrží pro ochranu před povodněmi v povodí Labe. Na jeho řešení se podílely Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka jako koordinační pracoviště, Český hydrometeorologický ústav, Česká zemědělská univerzita, České vysoké učení technické, Povodí Vltavy, státní podnik a Aqualogic Consulting, s. r. o. Základním cílem úkolu bylo posoudit vliv údolních nádrží na povodně na Labi v profilu Děčín. Zároveň byly posouzeny povodňové průtoky a míra jejich ovlivnění manipulacemi nádrží v profilech Vltava v Praze, Labe v Mělníku, Ohře v Lounech a Labe v Ústí nad Labem. V povodí Labe v ČR se nacházejí rozhodující nádrže s vymezeným retenčním prostorem zejména na Vltavě a na Ohři. Po zvážení reálného vlivu jednotlivých nádrží byl při řešení uvažován účinek nádrží Vltavské kaskády Lipno, Orlík a Slapy a nádrže Nechranice na Ohři. Přístup k řešení spočíval v tom, že pro posuzovanou soustavu toků resp. profilů byly připraveny dvě varianty homogenních řad kulminačních průtoků, první odpovídající stavu bez nádrží, druhá se zahrnutím jejich účinků. Dalším vyhodnocením těchto řad a vzájemným 146 porovnáním výsledků bylo pak možné učinit závěr o možném vlivu uvažovaných nádrží na povodňové průtoky ve vybraných profilech. Z hlediska typu řad a způsobu jejich vyhodnocení byly použity postupy rutinně využívané v České republice, tj. byly odvozeny řady ročních maximálních průtoků, které pak byly statisticky zpracovány s výsledkem N-letých průtoků. Porovnání ovlivněných a neovlivněných kulminačních průtoků pro jednotlivé doby opakování (N) pak poskytlo informaci o vlivu nádrží na povodně různé velikosti. Při přípravě řad ročních maximálních průtoků se využilo dat dostupných v elektronické formě v databázích ČHMÚ, která jsou většinou k dispozici pro období po roce 1931. Pro předcházející období se vycházelo z dostupných záznamů o vodních stavech a hydrometrických měřeních. Byly tak odvozeny průtoky již od roku 1890, takže celková délka zpracovaných řad (1890 až 2002) je 113 let. Pro doplnění chybějících dat v alternativních řadách, tj. pro výpočet neovlivněných průtoků v období, kdy byly ovlivněny, a naopak ovlivněných průtoků v období před výstavbou nádrží, bylo třeba využít hydrologického modelování. Tím se práce rozšířily na odvozování povodňových vln (a nejen kulminačních průtoků) a pro modelování bylo třeba připravit řady srážek a teploty vzduchu. Pro období po výstavbě nádrží byly zpracovány záznamy o manipulacích na zvolených nádržích během vybraných povodňových epizod. Pro posouzení možných extrémů, vybočujících z rozmezí případů, které se vyskytly v použitém období (1890 až 2002), byly zjišťovány informace o extrémních historických povodních před tímto obdobím. Pro vytvoření modelu povodí Labe byly využity moduly systému Aqualog, Pro simulaci povodňových vln byla využita modifikace srážko-odtokového modelu typu SAC-SMA (Sacramento Soil-Moisture-Accounting). Ten byl upraven s ohledem na použití časových kroků šest hodin a jeden den oproti jeho původní verzi, kde je časový krok jedna hodina. Pro simulaci postupu vody v korytě, kde není vliv nádrží, byly použity hydraulické modely TDR a MCT a pro simulaci povodní, na kterých se podílel odtok z tajícího sněhu, byl použit model SNOW-17. Simulované hydrogramy přítoku do jednotlivých nádrží bylo v dalším kroku nutné jimi převést, tj. simulovat manipulace nádrží podle jejich manipulačních řádů. K tomu byl využit další modul Aqualogu, model sMAN. Pro tuto úlohu byly sestaveny modely řízení odtoku z jednotlivých nádrží, s využitím v současné době platných manipulačních řádů i zkušeností dispečerů z Povodí Vltavy. Pro účely posouzení vlivu nádrží na povodňové průtoky byly pro vybrané vodoměrné stanice získány simulací pomocí výše popsaného modelu povodí Labe řady ročních maximálních průtoků za období 1890-2002, tj. řady pro neovlivněný a ovlivněný stav povodí. Jejich následující statistické vyhodnocení bylo zaměřeno na výpočet N-letých průtoků a porovnání výsledků za účelem odhadu vlivu rozhodujících nádrží na povodňové průtoky různé velikosti vyjádřené dobou opakování N. Cílem bylo odhadnout vliv nádrží, nikoli odvozovat návrhové hydrologické veličiny a výsledné N-leté průtoky tedy nemohou nahrazovat návrhové hydrologické údaje poskytované ČHMÚ. Před vlastním výpočtem bylo provedeno testování bodu zlomu a trendu v těchto řadách použitím různých testů, jež jsou součástí programu CTPA (Change and Trend Problem Analysis). Výsledky testu přítomnosti ukázaly, že ve všech testovaných řadách se vyskytuje mírně klesající statisticky nevýznamný trend. Pouze ovlivněná řada v Lounech na Ohři obsahuje statisticky významný klesající trend. Výsledky výpočtu N-letých průtoků jsou uvedeny v tabulce 1, rozdíly přirozených a ovlivněných N-letých průtoků jsou znázorněny na grafu 1. 147 Tab. 1 N-leté průtoky odvozené ze simulovaných řad ročních maximálních průtoků Název Název Plocha Typ řady N- letý průtok pro dobu opakování N [roky] stanice toku povodí [km2l Brandýs n. Lab. Labe Praha Mělník Louny Ústí n. Labem Děčín 1 13111 pozorovaná Vltava 26690 neovlivněná ovlivněná Labe 41825 neovlivněná ovlivněná Ohře 4983 neovlivněná ovlivněná Labe 48557 neovlivněná ovlivněná Labe 51104 neovlivněná ovlivněná 430 659 515 1060 909 210 160 1260 1050 1260 1070 2 5 10 20 50 100 571 916 714 1410 1210 287 218 1640 1360 1650 1380 755 1360 1100 1950 1700 406 303 2170 1840 2180 1860 892 1780 1490 2400 2130 507 373 2590 2240 2600 2260 1030 2270 1970 2890 2620 616 445 3020 2680 3030 2700 1210 3030 2770 3600 3360 775 548 3610 3310 3620 3320 1340 3700 3520 4180 3990 905 629 4070 3830 4080 3830 400 350 300 Q [m3.s-1] 250 200 150 Praha Mělník 100 Louny Ústí n.L. 50 Děčín 0 1 2 5 10 20 50 100 doba opakování N Graf 1 Průběh rozdílů přirozených a ovlivněných N-letých průtoků Výsledky na obrázku 1 indikují, že rozdíly ovlivněných a neovlivněných N-letých průtoků (v absolutních hodnotách) jsou vesměs menší pro malé hodnoty N (N = 1 až maximálně 5 let), avšak po jejich nárůstu (při N = 10 až 20 let) s dalším nárůstem N již dále nestoupají. Výjimkou je stanice Louny na Ohři, kde rozdíly N-letých průtoků průběžně rostou s rostoucí dobou opakování. Malé hodnoty rozdílů pro malé N jsou pravděpodobně v souladu s praxí manipulování v nádržích, kdy se retenční prostory při malých povodních ponechávají volné pro případ dalšího nárůstu průtoků. Menší hodnoty rozdílů u velkých povodní odpovídají tomu, že se při extrémních objemných povodních retenční prostory v nádržích zaplní před dosažením kulminačních průtoků. 148 Rozmezí, ve kterém se pohybuje zmenšení průtoků vlivem manipulací Vltavské kaskády, nevybočuje z výsledků předcházejících studií [4], [5], [6]. Ukázalo se, že v absolutním měřítku se vliv Vltavské kaskády nejvíce projevuje v oblasti povodní s dobou opakování 10 až 20 let. Jak při zmenšování, tak při zvětšování doby opakování (tj. kulminačního průtoku) její účinek klesá. Pod Vltavskou kaskádou a na Labi pod soutokem s Vltavou je největší pokles pro stanici Praha 300 m3 s-1 (doba opakování N = 20 let), pro stanici Mělník 270 m3 s-1 (N =10 a 20 let), pro stanici Ústí n. Labem pod soutokem s Ohří 350 m3 s 1 (N = 10 let) a ve stanici Děčín 340 m3 s 1 (N = 10 let). Ve stanici Louny pod VD Nechranice na Ohři je největší pokles 276 m3 s-1 pro Q100. U stoletých průtoků se snížení pohybuje do 6 % (s výjimkou Ohře), u nižších kvantilů většinou do cca 15 %, ve stanici Praha, která je nejblíže pod Vltavskou kaskádou, přibližně do 22 %. Výsledky získané pro nádrž Nechranice jsou odlišné, její retenční schopnost v porovnání s povodňovými průtoky Ohře je tak velká, že zmenšení maximálních průtoků s dobou opakování, tj. s velikostí kulminačního průtoku, stoupá v celém rozsahu dob opakování 1 rok až 100 let. K tomuto výsledku přispěla patrně skutečnost, že se v posledních desetiletích v tomto profilu nevyskytly významné zimní povodně. Kulminační průtoky objemově menších letních povodní, které tvoří roční maxima, jsou více transformovány, než by tomu bylo pro objemnější zimní povodně. Analýza vlivu fyzicko-geografických charakteristik na tvorbu povodňového odtoku Pro rozbor byla použita data získaná z Projektu vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002. Kulminační průtoky (Qmax), výšky odtoku (R), výšky srážek (P) a ukazatele předcházejících srážek (API) pro povodí vodoměrných stanic byly převzaty ze zprávy [7]. Po vyloučení několika největších povodí obsahuje použitý soubor údaje pro 41 povodí, viz obr. 1. Obr. 1 Mapa ČR s umístěním použitých vodoměrných stanic 149 Z fyzicko-geografických charakteristik povodí byly zkoumány: plocha povodí, sklon povodí, průměrná nadmořská výška povodí a hydrogeologický index propustnosti. Dále byl prověřován vliv zastoupení nejvýznamnějších způsobů využití území: urbanizovaná území, orná půda, louky a lesy. Použité postupy Při analýze vlivu charakteristik povodí na datech z konkrétní povodňové situace, musíme přihlédnout k podstatě zkoumaných fyzikálních procesů a nejprve popsat závislost zkoumané charakteristiky odtoku (závisle proměnné) na srážce a na počátečních podmínkách odtoku. Pro hledání vlivu fyzicko-geografických charakteristik máme k dispozici jen zbývající nevysvětlenou část původního rozptylu závisle proměnné. Další důležitou okolností je, že některé základní vztahy mezi zkoumanými veličinami mají nelineární charakter. Předcházející výzkum ukázal, že když tuto skutečnost nerespektujeme, můžeme dospět k neopodstatněným výsledkům. Třetí neopominutelnou zásadou je ověření fyzikálního smyslu. Každý rozpor mezi fyzikálním smyslem působení nějaké proměnné a znaménkem regresního koeficientu nás upozorňuje, že vztah, který jsme odvodili je zavádějící a je spíše výsledkem náhodného seskupení čísel než odrazem skutečných poměrů. Taková posouzení lze samozřejmě provést jen v případě relativně jednoduchých a přehledných tvarů použitých závislostí, jakékoliv seskupování vzájemně silně korelovaných nezávisle proměnných (multkolinearita) v jednom vztahu (i lineárním) takovou kontrolu neumožňuje. Z výpočetního hlediska jsme pro řešení použili metodu postupného výběru nezávisle proměnných a metodu mnohonásobné nelineární regrese. Analýza vlivů na odtokovou výšku Základní charakteristikou povodně je její objem, který jsme použili ve formě výšky odtoku. Počítali jsme s výškou odtoku za celou dobu trvání povodně. Rozčleněné výšky odtoku pro první a druhou vlnu nebyly k dispozici, separace povodňových vln by v některých případech byla zatížena značnou subjektivní chybou. Adekvátně k tomu byly použity výšky srážek za období 6. - 15. 8. 2002, tj. z obou dvou srážkových vln. V prvním kroku byla znázorněna závislost výšky odtoku na výšce srážek, viz graf 2. Souborem pozorovaných odtokových výšek a výšek srážek byl proložen polynom 2. stupně R = 0,0016 . P2 + 0,245 . P – 24,21 (1). Výpočty pomocí programu nelineární regrese prokázaly, že rovnice R = 0,002679 . P 1,959 (2) poskytuje v rozsahu pozorování výsledky prakticky shodné jako polynom 2. stupně. Nelineární vztah mezi výškou srážek a výškou odtoku je zejména v oblasti velkých srážek poměrně těsný. Dále se pokusíme nalézt příčiny odchylek pozorovaných hodnot od proložené funkce. 150 Graf 2 Závislost výšky odtoku na výšce srážek V dalším kroku byly vyneseny do grafů reziduální odchylky odhadů výšek odtoku podle srážek dle rovnice (1) a jednotlivé proměnné, které pokládáme za možné vlivy na odtok. Závislostmi mezi reziduálními odchylkami a proměnnými byly proloženy lineární funkce. Rozložení velké části proměnných vykazovalo opačný trend, než se předpokládalo. Pouze v případě ukazatele předchozích srážek a většiny druhů využití území vykazovaly grafy předpokládaný trend, jak je vidět z grafů 3 až 4. Výsledky pro všechny proměnné shrnuje tabulka 2. Grafy 3 a 4 Závislosti odchylek vypočteného spec. kulminačního průtoku na land-use Tab. 2 Koeficienty korelace k reziduálním odchylkám odhadu výšky odtoku podle výšky srážek, tj. podle rovnice (1) koeficient Proměnná symbol korelace (R) Ukazatel předch. srážek API 0,175 Plocha povodí A 0,135 Sklon povodí J 0,274 Nadm. výška povodí H 0,196 Hydrogeologický index HGI 0,429 Podíl urbaniz. plochy URB 0,131 Podíl orné půdy ORP 0,181 Podíl luk LOU 0,146 Podíl lesů LES 0,237 Podíl lesů a luk LES+LOU 0,272 gradient (trend) rostoucí rostoucí klesající klesající rostoucí klesající rostoucí klesající klesající klesající 151 fyzikálně odpovídá? ano ne ne ne ne ne ano ano ano ano Malý koeficient korelace u ukazatele předcházejících srážek ukazuje, že ukazatel předcházejících srážek nebyl zřejmě před povodní na různých povodích tak odlišný, aby mohl podstatně přispět k vysvětlení odchylky vypočtených odtokových výšek od pozorovaných hodnot. U všech fyzicko-geografických charakteristik a u podílu urbanizované plochy vyšla závislost s opačným gradientem, než by odpovídalo teoretické představě. Z toho lze usuzovat, že vliv těchto proměnných na výšku odtoku nebyl významný anebo byl potlačen jiným výraznějším vlivem. Způsoby využití území ORP, LOU a LES vykazují očekávaný trend, i když s nevelkými koeficienty korelace. Když přihlédneme k ostatním vlivům, můžeme usuzovat, že vliv využití území je zřejmě poněkud potlačen například právě zmiňovanými fyzicko-geografickými charakteristikami. Důvodem je, že jednotlivé proměnné jsou na sobě vzájemně závislé. Například se zvětšujícím se sklonem roste podíl lesa (v našem souboru dat koreluje sklon s lesnatostí s R = 0,54 při lineární závislosti). Na odtok mají však protichůdný efekt. Z naší analýzy vyplynulo, že vliv podílu lesa převážil nad vlivem sklonu povodí. Podobně je tomu u závislosti podílu orné půdy na sklonu, který s rostoucím sklonem klesá s R = 0,62 v našem souboru dat. Velmi obdobně vychází závislost těchto způsobů využití území na nadmořské výšce, přičemž spolu poměrně dobře koreluje také sklon a nadmořská výška, jak se dá v podmínkách ČR předpokládat. Podíl luk se chová obdobně jako podíl lesa. Tímto se potvrzuje pozitivní působení trvalých porostů (lesů a luk) na sklonitých povodích na zmenšování odtoku. Stejně tak existuje i mírná závislost využití území na ploše povodí. Podíl lesa se zmenšuje se zvětšující se plochou povodí (R = 0,33). Podíl orné půdy se zvětšuje se zvětšující se plochou povodí (R = 0,19). Ovšem také sklon a plocha povodí jsou na sobě závislé (R = 0,39). A tak bychom mohli pokračovat dále. Při uvážení všech souvislostí je patrné, že vliv plošně významných způsobů využití území (orná půda, lesy) na výšku odtoku převládl nad vlivem vybraných fyzickogeografických charakteristik. Nejen kvůli vzájemnému protichůdnému působení jednotlivých vlivů, ale také kvůli jisté chybě všech vstupních dat, není možno číselně vyjádřit, jak velký byl vliv využití území. Jistotou tak zůstává pouze poměrně spolehlivý odhad výšky odtoku podle výšky srážek dle použité rovnice. Průměrná velikost odchylky pozorovaných hodnot od funkce R = f (P) je 11 mm, což činí v řadě odtoků od 13 do 299 mm 11,3 % průměrné výšky odtoku. Analýza vlivů na kulminační průtok z druhé vlny povodně Základní veličinou, která je příčinou vzniku povodně a tedy i kulminačního průtoku, je výška příčinné srážky. Předmětem zkoumání jsou kulminační průtoky druhé vlny povodně ze srpna 2002, proto je vhodné využít výšky srážek z období 11. - 13. 8. 2002. Kulminační průtok je samozřejmě závislý na ploše povodí. Tento vliv v „nultém“ kroku analýzy předpokládáme ve tvaru přímé úměry a místo kulminačního průtoku zkoumáme specifický kulminační průtok, tj. průtok připadající na jednotku plochy (1 km2). Podle empirických dat v grafu 5 lze usoudit, že vztah mezi specifickým maximálním průtokem qmax a výškou příčinné srážky P je nelineární. Po řadě pokusných výpočtů se ukázalo, že v daném souboru lze pro aproximaci vztahu qmax = f (P) použít exponenciální funkci qmax = 0,0292 . e 0,0206 .P (3). 152 Graf 5 Závislost maximálního specifického průtoku na výšce srážek Další proměnnou, která ovlivňuje velikost kulminačního průtoku, je ukazatel přecházejících srážek (API). Při analýze velikosti kulminačních průtoků druhé vlny srpnové povodně 2002 je třeba použít ukazatel předchozích srážek spočítaný ke dni 11. 8. 2002. Charakter jeho vlivu můžeme posoudit na grafu 6, kde jsou vyneseny v závislosti na velikosti API odchylky mezi pozorovanými hodnotami qmax a odhady qmax podle rovnice (3). Závislostí mezi reziduálními odchylkami a API je proložena lineární funkce a polynom druhého stupně. Z porovnání velikostí koeficientu determinace (R2 = 0,3911 pro lineární vztah, R2 = 0,4195 pro polynom druhého stupně) vyplývá, že i vliv ukazatele přecházejících srážek na qmax má nelineární charakter. Rovnici (3) odvozenou v prvním kroku výpočtů jsme proto rozšířili o člen odpovídající vztahu mezi reziduálními odchylkami získanými aplikací rovnice (3) a API (polynom druhého stupně). Rovnici typu qmax = f (P, API) sestavíme ve tvaru qmax = 0,0292. e 0,0206P + 0,00002.API2 – 0,0002. API – 0,0808 (4). V dalším postupu analýzy jsme získali jako rozdíly mezi pozorovanými qmax a odhady podle rovnice (4) reziduální odchylky. Do grafů byly vyneseny vztahy mezi jednotlivými charakteristikami a odchylkami. Podle koeficientů korelace k proměnným jsme hledali, čím lze tyto odchylky vysvětlit. S reziduálními odchylkami nejlépe koreloval podíl orné půdy, viz graf 7. Také u podílu luk a podílu urbanizované plochy byla prokázána předpokládaná tendence. Význam maximální jednodenní srážky překvapivě prokázán nebyl. Souhrn výsledků pro všechny proměnné obsahuje tabulka 3. Graf 6 Závislost odchylek vypočteného spec. kulminačního průtoku na API Graf 7 Závislost odchylek vypočteného spec. kulminačního průtoku na podílu orné půdy 153 Tab. 3 Koeficienty korelace k reziduálním odchylkám odhadu specifických kulminačních průtoků podle výšky srážek a ukazatele API, tj. podle rovnice (4) Charakteristika Max. jednodenní srážka Plocha povodí Sklon povodí Hydrogeologický index Podíl urbaniz. plochy Podíl orné půdy Podíl luk Podíl lesní plochy koeficient symbol korelace (R) Pmax 0,145 A 0,176 J 0,187 HGI 0,308 URB 0,325 ORP 0,402 LOU 0,341 LES 0,046 gradient (trend) klesající klesající klesající rostoucí rostoucí rostoucí klesající klesající fyzikálně odpovídá? ne ano ne ne ano ano ano ano V dalším kroku analýzy byla rovnice (4) rozšířena o člen odpovídající vlivu ORP: qmax = 0,0292. e 0,0206P + 0,00002 .API2 – 0,0002 .API –0,0808+0,0053 . ORP – 0,2235 (5). Zpřesnění odhadu qmax přidáváním proměnných je shrnuto v tabulce 4. Tab. 4 Odchylky odhadu qmax podle získaných vztahů Vztah qmax = f (P) qmax = f (P, API) qmax = f (P, API,ORP) číslo průměrná absolutní odchylka rovnice hodnot qmax (m3.s-1.km-2) 3 0,167 odchylka % z průměrného pozorovaného qmax 36,0 4 0,144 31,1 5 0,132 28,5 Výsledky provedené analýzy ukazují, že maximální specifické odtoky při povodni 2002 závisely největší měrou (64 %) na příčinných srážkách, dalších 5 % odchylek můžeme vysvětlit ukazatelem předcházejících srážek a dále 3 % podílem orné půdy, případně v menší míře dalšími způsoby využití území. Dalšími vlivy, které způsobily vybočení hodnot specifických kulminačních průtoků, mohou být: vliv nádrží, morfologické změny způsobené důlní činností aj. Literatura [1] HLADNÝ, J. - KAŠPÁREK, L. - KRÁTKÁ, M. - KNĚŽEK, M. - MARTÍNKOVÁ, M. (eds.), 2005. Katastrofální povodeň v České republice v srpnu 2002. Praha: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, 67 s. ISBN 80-7212-350-5. [2] KAŠPÁREK, L. ET AL., 2005. Vliv velkých údolních nádrží v povodí Labe na snížení povodňových průtoků. Praha: Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, 44 s. ISBN 80-85900-56-4. [3] KAŠPÁREK, L. - KRÁTKÁ, M., 2004. Analýza vlivu fyzicko-geografických charakteristik na tvorbu povodňového odtoku a sestavení publikace o povodni 2002. Výzkumná zpráva. Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, 67 s. [4] BRATRÁNEK, A., 1956. Vltavská kaskáda, možnost zlepšení ochrany Velké Prahy před povodněmi. Praha: VÚV. Zvláštní otisk číslo 35 z Vodního hospodářství, č. 6. [5] BRATRÁNEK, A., 1956. Zlepšení ochrany vnitřní Prahy před povodněmi. Praha: VÚV. Zvláštní otisk číslo 50 z Vodního hospodářství č. 12. [6] KAŠPÁREK, L. - BUŠEK, M., 1990. Vliv Vltavské kaskády na povodňový režim Vltavy v Praze. Vodní hospodářství, č. 7. 154 [7] ŠERCL, P. a kol., 2004. Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002, 2. etapa (Aktualizace podle výsledků 3. etapy) – Hydrologické vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002. ČHMÚ Praha, 146 s. Kontakty na autory 1. Ing. Martina Peláková, Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. M., Podbabská 30, 160 00 Praha 6, e-mail: [email protected] 2. Ing. Ladislav Kašpárek, CSc., Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. M., Podbabská 30, 160 00 Praha 6, e-mail: [email protected] 3. Ing. Jakub Krejčí, AquaLogic Consulting s.r.o., Horní 224, Dolní Jirčany, 252 44 Psáry, e-mail: [email protected] 155 VLIV ÚDOLNÍCH NÁDRŽÍ V POVODÍ VLTAVY, OHŘE A SÁLY NA PRŮBĚH POVODNÍ NA LABI V NĚMECKU No rber t BUSCH 1 , Marcus HATZ 2 Abstrakt Zimní povodeň na Labi v lednu 2011 v Německu názorně ukázala nejen postiženému obyvatelstvu, ale i odborníkům z oblasti vodního hospodářství a politiky již potřetí během jedné desítky let (po povodních v roce 2002 a 2006) význam dobře fungujícího managementu povodňového rizika. Spolkový ústav hydrologický (BfG), který je jako nadřízený spolkový úřad zodpovědný také za všechny spolkové vodní cesty v Německu, se proto již od roku 2004 podílí na projektech EU, které se zaměřují na otázky povodňové ochrany na Labi. Tak tomu je i v současném projektu LABEL – „Adaptace na povodňové riziko v povodí Labe“ (2009 – 2012), kde BfG plní v managementu povodňového rizika prostřednictvím různých aplikovaných témat z výzkumu a praxe styčnou funkci mezi spolkovou vládou, spolkovými zeměmi a evropskými partnery. Všechny průzkumy BfG se v rámci projektu LABEL zaměřily na významné povodně na Labi v letech 2002, 2006 a 2011. Pro tyto případy povodní byly na žádost německého Společenství oblasti povodí Labe (FGG Elbe) zkoumány pomocí velkoplošného matematického modelování průtoků, prováděného ve spolupráci s českými partnery (Výzkumný ústav vodohospodářský T. G. Masaryka, AquaLogic Consulting), účinky českých a durynských údolních nádrží na povodně na Labi přesahující hranice států a spolkových zemí. Výsledky představené v této studii ukazují, že během těchto tří povodní byl ve sledovaných údolních nádržích k dispozici nezanedbatelný retenční objem (až několik stovek mil. m³), jehož využití se projevilo pozitivně nejen na kulminační vodní stavy Labe v ČR. Také na celém volně tekoucím úseku Labe v Německu, téměř až k branám Hamburku, bylo možno prokázat modelovými výpočty snížení kulminačních vodních stavů až o 1 metr, které významně přispěly ke zlepšení povodňové ochrany na horním a středním toku Labe. Povodí Labe Pro řadu regionů a měst v povodí bylo a je Labe se svými přítoky důležitým motorem pro hospodářský rozvoj. Četné údolní nádrže na Vltavě, Ohři nebo Sále (obr. 1) zajišťují dodávky pitné vody a elektřiny; labská vodní cesta skýtá potenciály využití pro resort dopravy a cestovní ruch profituje z pestré nabídky významných kulturních památek v kombinaci s přírodní lužní krajinou. Extrémní povodně v letech 2002, 2006 a 2011, které byly způsobeny mimořádnými meteorologickými podmínkami v povodí, ukázaly, že popsaný pozitivní vývoj může být ohrožen povodní kdykoliv; zejména z toho důvodu, že během posledních 150 let zmizelo z poříční nivy přes 85 % přirozených zátopových území, ovšem potenciály škod se právě tam v důsledku výstavby a intenzivní infrastruktury zvýšily. Riziko povodní se tím zvýšilo [1]. Adaptace na riziko povodní V povodí Labe se začala tato problematika řešit. Vedle práce stálých grémií a pracovních skupin na Labi, a to jak na německé straně (FGG Elbe), tak i na mezinárodní úrovni (Mezinárodní komise pro ochranu Labe), se krátce po tzv. „stoleté povodni“ v srpnu 2002 vytvořila další iniciativa, která si uvědomila, že trvale udržitelný management povodňového rizika nelze realizovat prostřednictvím samotného vodního hospodářství, nýbrž pouze v součinnosti s územním plánováním. Tato iniciativa je subvencována z evropského programu INTERREG B, který podporuje spolupráci mezi městy, regiony a členskými státy Evropské unie s tím, aby národní hranice nebyly pro vyvážený rozvoj v rámci Evropy na překážku. 156 Díky této podpoře bylo možno v nadnárodním měřítku za účasti národních, lokálních a regionálních orgánů a institucí z Německa, ČR a dalších partnerských zemí úspěšně zrealizovat oba projekty EU „ELLA – Preventivní opatření ochrany před povodněmi prostřednictvím nadnárodního územního plánování“ (2004 – „LABEL – 2006) a Adaptace na riziko povodní v povodí Labe“ (2009 – 2012). Teileinzugsgebiete der Elbe Eger Havel Moldau Mulde Oberelbe Saale Schwarze Elster Tideelbe Zwischen Havel und Tideelbe Zwischen Moldau und Schwarze Elster Zwischen Schwarze Elster und Havel Neu Darchau Wittenberge # Hav Barby Wittenberg Elbe Polen Elster Leipzig ul de Dresden # # Usti # # < < < # # << < Beroun Brandýs Elbe M # < < Melník Louny r Ege Praha-Chuchle Beroun ka < < Hrachov Hradec Králové Pardubice Sáza va # < ld Mo Legende au Pegel # < ± Talsperren Elbe und Nebengewässer Städte 60 Tschechien Ceské Budejovice < Staatsgrenzen 0 1530 V obou projektech BfG byl, resp. je aktivním partnerem projektu, v jehož rámci plní jakožto nadřízený spolkový úřad zabývající se aplikovaným výzkumem – styčnou funkci mezi zúčastněnými zemskými orgány a evropskými partnery projektu. Ve spolupráci s těmito partnery se BfG v rámci projektu LABEL zaměřil mimo jiné pomocí velkoplošných modelů na analýzy průběhu povodní na Labi a jeho významných přítocích. Schöna le Saa # Halle Torgau Schwarze # Halle-Trotha # # Aken Deutschland Berlin el # # Magdeburg Strombrücke # Tangermünde # # Geesthacht # Hamburg Österreich 90 120 Kilometer durchschnittliche Wasserstandsreduktion [m] Obr. 1 Povodí Labe 1.2 1.1 1,07 1 1,00 0,96 0.9 2002 2011 0.88 0,80 0.8 0,73 0,77 0.7 0,68 0,67 0,68 0,68 0,42 0,41 0,39 0,38 Wittenberge Neu Darchau 0,60 0.6 0,53 0.5 0,48 0,50 0,43 0.4 0,38 0.3 0.2 2006 0,37 0,38 0,31 Schöna Dresden Torgau Wittenberg Aken 0,37 0,33 0,33 Barby Tangermünde 0.1 0 100 200 300 400 500 600 Elbe-km Obr. 2 Průměrný pokles kulminací na Labi během povodní v letech 2002, 2006 a 2011 157 Na základě analýz o účinnosti plánovaných poldrů a posunu trasy ochranných hrází dále od toku, které BfG provedl v rámci projektu ELLA v Sasku a Sasku-Anhaltsku [2], bylo mimo jiné cílem přesněji specifikovat již získané vědomosti [3] o vlivu údolních nádrží v ČR a Durynsku na průběh povodní na Labi a vyjasnit, do jaké míry se tyto pozitivní vlivy projevují na německém úseku Labe. Účinek údolních nádrží při povodních v letech 2002, 2006 a 2011 Jak v povodí Sály v Durynsku, tak i v povodí Vltavy a Ohře v ČR (obr. 1) existuje velký počet údolních nádrží, které díky svým retenčním kapacitám sehrály během významných povodní na Labi v letech 2002, 2006 a 2011 důležitou roli na průběh povodní [4]. Tak bylo v [4] prokázáno, že předvypouštěním nádrží na Vltavě v zimě 2005/2006 „bylo možno zadržet významnou část povodňové vlny při povodni na jaře 2006.“ Přitom se vycházelo z toho, že vliv českých nádrží, jejichž využití je uzpůsobeno tamějšímu průběhu povodní, se může pozitivně projevit pouze „do oblasti Drážďan“ [4]. Aby bylo možno tyto stávající vědomosti specifikovat, zkoumal BfG ve spolupráci s českými partnery, Výzkumným ústavem vodohohospodářským T. G. Masaryka a AquaLogic Consulting, poprvé v rámci nadnárodního projektu tyto pozitivní dopady také u Labe v Německu. Pro modelování se používal česko-německý systém modelů, ve kterém byl propojen 1D model vodních toků BfG pro volně tekoucí německý úsek Labe až do Geesthachtu (software: SOBEK) s 1D modelem vodních toků pro český úsek Labe (software: HecRas) a pro Vltavu (software: HecRas, resp. AquaLog). Výsledky simulací ukazují [5], že manipulací na českých a durynských nádržích se podařilo během historických povodní v roce 2002, 2006 a 2011 vrcholy těchto povodní výrazně zredukovat. To mělo pozitivní dopad nejen na průběh povodně v ČR (místní účinek), nýbrž se projevilo i v nadnárodním měřítku s dosahem až na dolní úsek Středního Labe v Německu (dálkový účinek). Následující čísla představují rozsah dosažené transformace během uvedených třech povodní na vodoměrné stanici Drážďany, kde je patrný vliv všech českých retenčních prostorů, a na vodoměrné stanici Wittenberge na dolním úseku Středního Labe, kde se překrývají vlivy manipulace na českých a durynských nádržích: vodoměrná stanice Drážďany: -68 cm až -76 cm (-569 m³/s až -888 m³/s), vodoměrná stanice Wittenberge: -40 cm až -71 cm (-452 m³/s až -840 m³/s) Pro doplnění těchto čísel znázorňuje obr. 2 transformaci vrcholů těchto tří povodní vyjádřenou jako průměr vodních stavů po jednotlivých úsecích na celém německém toku Labe. Pro dosažení popsaného snížení kulminace bylo ve sledovaných nádržích v ČR a v Durynsku během těchto povodní zadrženo 169 mil. m³ (2002) až 518 mil. m³ (2006) vody. Pro tento účel byl v nádržích k dispozici nejen ovladatelný ochranný objem, nýbrž i volný objem v zásobním prostoru nádrží, který byl vytvořen před povodňovými situacemi předvypouštěním nádrží. Modelové analýzy ještě jednou zdůraznily možné potenciály a limity takových procesů předvypouštění: Vypouštění nádrží přesahující ovladatelný ochranný objem lze při zimních či jarních povodních (např. povodeň v roce 2006) provádět ve velkém rozsahu. Důvodem je to, že proces předvypouštění závisí především na zásobách vody ve sněhové pokrývce. Pro případy zimních povodní lze tedy vytvořit větší volný prostor než pro letní povodně. 158 Možnost snížení vrcholu kulminace je pro krátké vlny s příkrým vzestupem průběhu vlny (jako tomu bylo při povodni v roce 2002) největší. Takové vlny potřebují - při stejném vrcholu kulminace – mnohem méně zásobního objemu než vlny obdobné jako při povodni v roce 2006 se širokou, dlouho trvající kulminací. Závěry Několik milionů lidí v Německu žije za ochrannými hrázemi, a jsou tudíž do určité míry před povodněmi chráněni. Česko-německý průzkum provedený v rámci projektu EU LABEL ukazuje, že dnes existuje druhé ochranné opatření – české a (níže na toku) durynské nádrže –, které rovněž významnou měrou přispívá k ochraně před povodněmi na Labi v Německu. Na základě těchto existujících retenčních objemů a skutečnosti, že německé přítoky mají pro vznik povodní na Labi většinou jen podřadnou roli, je povodí Labe v mimořádné situaci. Na žádném jiném německém toku (Rýn, Dunaj, Vezera nebo Odra) neprofitují subjekty ležící níže na toku tak výrazně z opatření na horní části toku. Vzhledem k těmto významným nadnárodním vlivům doporučují jak němečtí, tak i čeští partneři projektu, aby byly pro lepší preventivní ochranu před povodněmi na Labi učiněny níže uvedené kroky: Zintenzivnění česko-německé spolupráce na úrovni politické, odborné a pracovní, a to jak v rámci stálých institucí v povodí Labe (např. MKOL), tak i nadnárodních projektů. Prověření a homogenizace dlouhých řad sledování (1890 – 2012) kulminačních průtoků pro vodoměrné stanice v Německu, které nezohledňují vlivy nádrží v celé jejich šíři, a proto je lze považovat za nehomogenní. Kromě toho je doporučována aktualizace statistiky extrémních hodnot na základě homogenizovaných časových řad, které by se mohly promítnout jako základ do druhého cyklu implementace Povodňové směrnice EU v souvislosti s předběžným vyhodnocováním povodňových rizik (od roku 2016). Literatura [1] MKOL, 2005. Labe a jeho povodí. Mezinárodní komise pro ochranu Labe. Magdeburk. 258 s. [2] BfG, 2006. Modellgestützter Nachweis der Auswirkungen von geplanten Rückhaltemaßnahmen in Sachsen und Sachsen-Anhalt auf Hochwasser der Elbe. BfG-1542. Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz, 18 S. [3] KAŠPÁREK, L. – NOVICKÝ, O. – JENÍČEK, M. – BUCHTELA, Š. 2006. Influence of large reservoirs in the Elbe River basin on reduction of flood flows. T. G. Masaryk Water Research Institute, Prague, 55 S., ISBN 80-85900-60-2 [4] MKOL, 2009. Druhá zpráva o plnění Akčního plánu povodňové ochrany v povodí Labe v letech 2006 – 2008. Mezinárodní komise pro ochranu Labe. Magdeburk. 98 s. [5] BfG, 2012. Bewertung von Einflüssen tschechischer und thüringer Talsperren auf Hochwasser an Moldau und Elbe in Tschechien und Deutschland mittels Einsatz mathematischer Abflussmodelle. BfG-1725. Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz, 108 S. Kontakty na autory 1. Norbert Busch, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1 – 56068 Koblenz, e-mail: [email protected] 2. Marcus Hatz, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1 – 56068 Koblenz, e-mail: [email protected] 159 EINFLUSS VON TALSPERREN IM EINZUGSGEBIET DER MOLDAU, DER EGER UND DER SAALE AUF DEN VERLAUF DER HOCHWASSER AN DER ELBE IN DEUTSCHLAND3 No rber t BUSCH 1 , Marcus HATZ 2 Abstract Das Winterhochwasser an der Elbe im Januar 2011 hat in Deutschland sowohl der betroffenen Bevölkerung als auch den Fachleuten aus Wasserwirtschaft und Politik (nach den Hochwasserereignissen 2002 und 2006) zum dritten Mal innerhalb eines Jahrzehnts die Bedeutung eines funktionierenden Hochwasserrisikomanagements vor Augen geführt. Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG), welche als Bundesoberbehörde auch für alle Bundeswasserstraßen in Deutschland zuständig ist, beteiligt sich deshalb schon seit 2004 an EU-Projekten, die ihren Fokus auf Hochwasserschutzfragen an der Elbe legen. So auch im aktuellen Projekt „LABEL – Anpassung an das Hochwasserrisiko im Elbe-Einzugsgebiet“ (2009-2012), in dem die BfG mit verschiedenen angewandten Themen aus Forschung und Praxis eine Schnittstellenfunktion im Hochwasserrisikomanagement zwischen Bund, Bundesländern und europäischen Partner ausfüllt. Im Fokus aller BfG-Untersuchungen im LABEL-Projekt standen immer die bedeutenden Elbehochwasser der Jahre 2002, 2006 und 2011. Für diese Ereignisse wurden auf Anfrage der deutschen Flussgemeinschaft Elbe mittels großräumiger mathematischer Abflussmodellierungen, die in Kooperation mit tschechischen Partnern (Masaryk Water Research Institute, AquaLogic Consulting) ausgeführt wurden, die Wirkungen tschechischer und thüringischer Talsperren auf Hochwasser an der Elbe staaten- und länderübergreifend untersucht. Die in dieser Studie vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass während der drei Hochwasser in den berücksichtigten Talsperren ein nicht zu vernachlässigendes Retentionsvolumen (von bis zu mehreren 100 Mio. m³) zur Verfügung stand, dessen Nutzung sich nicht nur positiv auf die Scheitelwasserstände der Elbe in Tschechien auswirkte. Auch entlang der gesamten deutschen frei fließenden Elbe, bis nahezu vor den Toren Hamburgs, konnten durch die Modelluntersuchungen Scheitelwasserstandsreduktionen von bis zu 1 Meter nachgewiesen werden, die erheblich zur Verbesserung des Hochwasserschutzes an der oberen und mittleren Elbe beigetragen haben. Das Einzugsgebiet der Elbe Für viele Regionen und Städte im Einzugsgebiet waren und sind die Elbe und ihre Nebenflüsse wichtige Motoren für die wirtschaftliche Entwicklung. Zahlreiche Talsperren an Moldau, Eger oder Saale (Abb. 1) sichern die Versorgung mit Trinkwasser und Elektrizität; die Wasserstraße Elbe stellt Nutzungspotentiale für die Transportwirtschaft bereit und der Tourismus profitiert von einer reizvollen Mischung aus kulturellen Hotspots mit naturnahen Auenlandschaften. Die extremen Hochwasser der Jahre 2002, 2006 und 2011, welche durch außergewöhnliche meteorologische Bedingungen im Einzugsgebiet hervorgerufen wurden, haben gezeigt, dass die beschriebene positive Entwicklung jederzeit durch Hochwasser gefährdet werden kann; insbesondere deshalb, weil in den letzten 150 Jahren in der Flussaue über 85 % der natürlichen Überschwemmungsgebiete verloren gingen, die Schadenspotentiale sich jedoch gerade dort durch den Ausbau und die Verdichtung der Infrastruktur erhöht haben. Das Hochwasserrisiko ist somit gestiegen [1]. 3 německý překlad předchozího příspěvku (Busch, Hatz – Vliv údolních nádrží v povodí Vltavy, Ohře a Sály na průběh povodní na Labi v Německu) 160 Anpassung an das Hochwasserrisiko Teileinzugsgebiete der Elbe Eger Havel Moldau Mulde Oberelbe Saale Schwarze Elster Tideelbe Zwischen Havel und Tideelbe Zwischen Moldau und Schwarze Elster Zwischen Schwarze Elster und Havel # Neu Darchau Wittenberge # Wittenberg Elbe Polen Torgau Schwarze Elster Leipzig ul de Dresden # # Usti < Melník # < Beroun # # r < < << < Ege # < Louny Sáza va < # < ld Mo Legende au Pegel # < ± Talsperren Elbe und Nebengewässer Städte 60 Tschechien Ceské Budejovice < Staatsgrenzen 0 1530 Hradec Králové Pardubice Praha-Chuchle a Hrachov < Berounk Brandýs Elbe M Schöna le # Sa a # Halle # Halle-Trotha # # Aken Deutschland Berlin el Hav Barby # Magdeburg Strombrücke # Tangermünde # # Geesthacht # Hamburg Österreich 90 120 Kilometer durchschnittliche Wasserstandsreduktion [m] Abb. 1 Das Einzugsgebiet der Elbe Im Elbegebiet hat man sich dieser Problematik angenommen. Zusätzlich zur Arbeit der permanenten, deutschen (Flussgebietsgemeinschaft Elbe) und internationalen (Internationale Kommission zum Schutz der Elbe) Gremien und Arbeitsgruppen an der Elbe, formierte sich schon schnell nach dem sogenannten „Jahrhundert-hochwasser“ vom August 2002 eine weitere Initiative, die erkannte, dass ein nachhaltiges Hochwasserrisikomanagement nicht allein durch die Wasserwirtschaft, sondern nur im Verbund mit der Raumordnung realisiert werden kann. Gefördert wird diese Initiative durch das EUProgramm INTERREG B, welches die Zusammen-arbeit zwischen Städten, Regionen und Mitglieds-staaten der Europäischen Union unterstützt, um dafür zu sorgen, dass nationale Grenzen kein Hindernis für eine ausgewogene Entwic-klung des europäischen Raums darstellen. 1.2 1.1 1,07 1 1,00 0,96 0.9 2002 2011 0.88 0,80 0.8 0,73 0,77 0.7 0,68 0,67 0,68 0,68 0,42 0,41 0,39 0,38 Wittenberge Neu Darchau 0,60 0.6 0,53 0.5 0,48 0,50 0,43 0.4 0,38 0.3 0.2 2006 0,37 0,38 0,31 Schöna Dresden Torgau Wittenberg Aken 0,37 0,33 0,33 Barby Tangermünde 0.1 0 100 200 300 400 500 600 Elbe-km Abb. 2 Durchschnittliche Scheitelwasserstandsabsenkungen an der Elbe während der Hochwasser der Jahre 2002, 2006 und 2011 161 Mit dieser Unter-stützung konnten staaten übergreifend, unter Betei-ligung von nationalen, lokalen und regionalen Behörden aus Deutschland, Tschechien und anderen Partnerländern, die beiden EU-Projekte „ELLA – Vorsorgende Hochwasserschutzmaßnahmen durch transnationale Raumord-nung“ (2004-2006) und „LABEL Anpassung an das Hochwasserrisiko im Elbe-Einzugsgebiet“ (2009-2012) erfolgreich durch-geführt werden. In beiden Projekten war bzw. ist die BfG aktiver Projektpartner und konnte als angewandt forschende Bundesoberbehörde eine Schnittstellenfunktion zu den beteiligten Landesbehörden und europäischen Projekt-partnern ausfüllen. In Zusammenarbeit mit diesen Partnern wurde von der BfG einer der Schwerpunkte in LABEL auf großräumige, modellgestützte Unter-suchungen zum Hochwasser-ablauf an der Elbe und bedeutender Nebenflüsse gelegt. Aufbauend auf den von der BfG im ELLA-Projekt durchgeführten Analysen zur Wirkung von geplanten Poldern und Deichrückverlegungen in Sachsen und Sachsen-Anhalt [2], war es u.a. das Ziel das bereits vorhandene Wissen [3] zu den Wirkungen von Talsperren in Tschechien und Thüringen auf den Hochwasserablauf an der Elbe genauer zu spezifizieren und zu klären, wie weit die positiven Einflüsse auf der deutschen Elbestrecke wirken. Wirkung von Talsperren bei den Hochwassern 2002, 2006 & 2011 Sowohl im Einzugsgebiet der Saale in Thüringen als auch in den Einzugsgebieten von Moldau und Eger in Tschechien (Abb. 1) existiert eine große Anzahl an Talsperren, die während der bedeutenden Elbehochwasser der Jahre 2002, 2006 und 2011 durch ihr Wasserrückhaltevermögen eine wichtige Rolle für den Hochwasserablauf spielten [4]. So wurde in [4] nachgewiesen, dass durch die Vorentleerung der Talsperren an der Moldau im Winter 2005/2006 „ein bedeutender Teil der Hochwasserwelle des Hochwassers vom Frühjahr 2006 zurückgehalten werden konnte.“ Dabei wurde davon ausgegangen, dass die Wirkungen tschechischer Talsperren, deren Einsatz auf den dortigen Hochwasserverlauf angepasst ist, sich nur bis „in den Raum Dresden“ [4] positiv bemerkbar machen. Um dieses vorhandene Wissen zu spezifizieren, untersuchte die BfG in Kooperation mit den tschechischen Partnern Masaryk Water Research Institute und AquaLogic Consulting erstmals innerhalb eines transnationalen Projektes diese positiven Effekte nun auch für die Elbe in Deutschland. Anwendung fand hierfür ein deutsch-tschechisches Modellsystem, in dem das 1DFließgewässermodell der BfG für die frei fließende deutsche Elbe bis Geesthacht (Software: SOBEK) mit einem 1D-Fließgewässermodell der tschechischen Elbe (Software: HecRas) und der Moldau (Software: HecRas bzw. AquaLog) gekoppelt wurde. Die Simulationsergebnisse zeigen [5], dass für die historischen Hochwasser 2002, 2006 und 2011 erhebliche Scheitelreduktionen durch den Einsatz der tschechischer und thüringer Talsperren erreicht wurden. Diese besaßen nicht nur positive Effekte für den Hochwasserablauf in Tschechien (Nahwirkung), sondern wirkten sich transnational und großräumig bis hin zur unteren Mittelelbe in Deutschland aus (Fernwirkung). Im Folgenden ist für den Pegel Dresden, an dem die Wirkungen aller tschechischen Rückhalteräume deutlich werden, und für den Pegel Wittenberge an der unteren Mittelelbe (wo die Wirkungen tschechischer und thüringischer Maßnahmen sich überlagern), die Bandbreite der für die drei Hochwasser erreichten Scheitelreduktionen dargestellt: am Pegel Dresden: am Pegel Wittenberge: -68 cm bis -76 cm (-569 m³/s bis -888 m³/s), -40 cm bis -71 cm (-452 m³/s bis -840 m³/s) 162 Ergänzend zu diesen Zahlen gibt Abbildung 2 die abschnittsgemittelten Scheitelwasserstandsreduktionen für alle drei Hochwasser entlang der gesamten deutschen Elbe wieder. Um die beschriebenen Scheitelreduktionen erreichen zu können, wurden während der Hochwasser zwischen 169 Mio. m³ (2002) und 518 Mio. m³ (2006) Wasser aus der Welle in den berücksichtigten Talsperren in Tschechien und Thüringen zurückgehalten. Hierfür stand nicht nur der gewöhnliche Hochwasserrückhalteraum zur Verfügung, sondern auch freies Volumen im Betriebsraum der Talsperren, welches durch Vorentleerung im Zeitraum vor den Hochwasserereignissen generiert wurde. Mögliche Potentiale und Grenzen solcher Vorentleerungsprozesse wurden durch die Modelluntersuchungen nochmals verdeutlicht: Eine Entleerung von Talsperren über den gewöhnlichen Hochwasserrückhalteraum hinaus kann bei Winter-/Frühjahrshochwassern (z. B. Hochwasser 2006) in großem Maße erfolgen. Grund hierfür ist, dass der Prozess der Vorentleerung hauptsächlich vom in der Schneedecke gespeicherten Wasseräquivalent abhängt. Für Winterhochwasser kann somit ein größeres, freies Volumen zur Verfügung gestellt werden als für Sommerereignisse. Die mögliche Reduktion des Hochwasserscheitels ist für kurze Wellen mit einem steilen Anstieg der Wellenverlaufs (wie beim Hochwasser 2002) am größten. Solche Wellen benötigen - bei gleichem Scheitel - weit weniger Speichervolumen als Wellen ähnlich dem Hochwasser 2006 mit einem breiten, lang andauernden Scheitel. Schlussfolgerungen Mehrere Millionen Menschen in Deutschland leben hinter Deichen und sind somit bis zu einem gewissen Grad vor Hochwassern geschützt. Die im Rahmen des EU-Projekts LABEL durchgeführte tschechisch-deutsche Untersuchung zeigt, dass heutzutage eine zweite Schutzmaßnahme existiert – tschechische und (weiter unterstrom) thüringische Talsperren die ebenfalls in beträchtlichem Maße zum Hochwasserschutz an der Elbe in Deutschland beiträgt. Aufgrund der dadurch existierenden Rückhaltevolumina und der Tatsache, dass die deutschen Nebenflüsse für die Hochwasserentstehung an der Elbe zumeist nur eine untergeordnete Rolle spielen, befindet sich das Elbegebiet in einer außergewöhnlichen Situation. An keinem anderen deutschen Strom (Rhein, Donau, Weser oder Oder) profitieren die Unterlieger so stark von den Maßnahmen der Oberlieger. Angesichts dieser bedeutenden transnationalen Wirkungen empfehlen sowohl die deutschen als auch die tschechischen Projektpartner u.a. die folgenden weiteren Schritte für einen verbesserten, vorsorgenden Hochwasserschutz an der Elbe einzuleiten: Intensivierung der deutsch-tschechischen Zusammenarbeit auf den Ebenen der Politik, der Experten und der Sachbearbeiter sowohl im Rahmen der permanenten Institutionen im Elbegebiet (z.B. IKSE) als auch in transnationalen Projekten. Überprüfung und Homogenisierung der langen Zeitreihen (1890–2012) der Scheitelabflüsse für Pegel in Deutschland, welche die Wirkungen der Talsperren nicht in Gänze berücksichtigen und somit als inhomogen zu betrachten sind. Eine Aktualisierung der Extremwertstatistik anhand der homogenisierten Zeitreihen wird zudem empfohlen, die als Grundlage in den zweiten Zyklus der Umsetzung der EU-HochwasserrisikomanagentRichtlinie zur vorläufigen Bewertung des Hochwasserrisikos (ab 2016) einfließen könnte. Literatur [1] IKSE, 2005. Die Elbe und ihr Einzugsgebiet. Internationale Kommission zum Schutz der Elbe. Magdeburg. 258 S. 163 [2] BfG, 2006. Modellgestützter Nachweis der Auswirkungen von geplanten Rückhaltemaßnahmen in Sachsen und Sachsen-Anhalt auf Hochwasser der Elbe. BfG-1542. Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz, 18 S. [3] KAŠPÁREK, L. – NOVICKÝ, O. – JENÍČEK, M. – BUCHTELA, Š. 2006. Influence of large reservoirs in the Elbe River basin on reduction of flood flows. T.G. Masaryk Water Research Institute, Prague, 55 S., ISBN 80-85900-60-2 [4] IKSE, 2009. Zweiter Bericht über die Erfüllung des Aktionsplans Hochwasserschutz Elbe im Zeitraum 2006 bis 2008. Internationale Kommission zum Schutz der Elbe. Magdeburg. 98 S. [5] BfG, 2012. Bewertung von Einflüssen tschechischer und thüringer Talsperren auf Hochwasser an Moldau und Elbe in Tschechien und Deutschland mittels Einsatz mathematischer Abflussmodelle. BfG-1725. Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz, 108 S. Kontakt zum Autor 1. Norbert Busch, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1 – 56068 Koblenz, e-mail: [email protected] 2. Marcus Hatz, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Am Mainzer Tor 1 – 56068 Koblenz, e-mail: [email protected] 164 APLIKACE POVODŇOVÉHO MODELU PRAHY PRO PODPORU KRIZOVÉHO ŘÍZENÍ P e tr S KL EN ÁŘ Abstrakt Průběžně aktualizovaný Povodňový model Prahy (počátky: 1D model v roce 1997, 2D model v nynější podobě v roce 2001) je od roku 2005 aktivně využíván nejen jako jeden z nástrojů povodňové prevence, ale také jako nástroj podpory krizového řízení při zvládání povodňových situací na území hlavního města. Pro tento účel vznikly aplikace povodňového modelu, mapující současný stav terénu a poskytující podporu pro operativu krizového řízení v průběhu povodňových situací. První z nich je aplikace „Operační mapy rozlivu Vltavy a Berounky na území hl.m.Prahy pro různé povodňové průtoky“, která v rámci informačního systému MHMP slouží pro stanovení předpokládaného rozlivu včetně hloubek a rychlostí proudění na základě předpovídaných nebo pozorovaných vodních stavů a průtoků. Druhou takovou aplikací jsou „Nejpravděpodobnější scénáře při dílčím selhání protipovodňových opatření na území hl. m. Prahy“, které se zabývá možným dopadem dílčích selhání PPO na jednotlivá chráněná území. Povodňový model Prahy - historie Historii systematického matematického modelování řek na území hl. města Prahy zahájil Povodňový model Prahy, který byl zpracován firmou Hydroinform a.s. (později DHI a.s.) v letech 1995-97. Tento model řešil komplexně povodňové ohrožení hlavního města Prahy, přičemž vycházel ze všech dostupných informací jak hydrologických tak topologických, a též ze známých historických skutečností. V rámci hydrologické části studie byly řešeny vlivy Vltavské kaskády na historické povodně a byla vytvořena vlna pro tehdy nejmladší historickou povodeň 1890, která ještě navíc velmi vhodně odpovídala zhruba Q100 – četnosti nejvíce používané pro dimenzování protipovodňové ochrany důležitých bodů v urbanizované krajině. Matematické modelování bylo provedeno pomocí 1-D hydrodynamického modelu MIKE 11. Ten v té době představoval špičový nástroj pro tak rozsáhlou úlohu. Pouze pro detail určení proudového pole v území kolem Karlova mostu byl použit 2D model Fluvius, jehož využití vzhledem k tehdy dosažitelnému hardwaru bylo možné právě pouze pro takovéto detailní úlohy. Na podkladě tohoto modelu a pod dojmem dynamických prezentací zaplavujícího se Starého města bylo zahájeno budování první etapy protipovodňové ochrany– mobilních stěn, které pak v srpnu 2002 zachránily Staré Město před zaplavením. Již při zpracování tohoto prvního modelu ale bylo jasné, že pro některé části záplavového území hlavního města Prahy je řešení 1D modelem nepříliš vhodné, neboť plochá rozlivová území např. Trojské kotliny, Karlína a soutoku Vltavy a Berounky jsou náročné pro 1D schematizaci a v oblastech popsaného charakteru je vhodnější použít 2D model. V roce 2001 byl proto vytvořen 2D Povodňový model Prahy, jež je zpracován v softwaru MIKE 21C, pracujícím s křivočarou výpočetní sítí. Tento model se po různých modifikacích, které umožnil vývoj hardwaru (např spojení původních 3 modelů do jednoho), používá dodnes. Od zmíněného roku 2001 se 2D povodňový model používá pro simulování zaplavení města pro plánovaný stav terénu a zástavby, určený platným Územním plánem, a pro kategorizaci záplavového území dle platné legislativy. V roce 2005 byl poprvé představen 2D model, adaptovaný pro současný stav záplavového území, v rámci jeho první aplikace „Operační mapy rozlivu Vltavy a Berounky na území Hl. města Prahy pro různé povodňové průtoky“. Ta spolu s bezprostředně následující aplikací „Nejpravděpodobnější scénáře při 165 dílčím selhání protipovodňových opatření na území hl. m. Prahy“ řešily potřeby krizového řízení při zaplavení města, ať již s předpokladem bezproblémově fungující protipovodňové ochrany či při jejím selhání. Operační mapy rozlivu na území hl. m. Prahy pro různé povodňové průtoky Historie a cíle projektu Tento projekt vznikl v roce 2005 jako první nástroj, vypracovaný pro účely krizového řízení operací při povodních pro Magistrát Hlavního města Prahy (dále MHMP). Filozofií a cílem projektu bylo vytvořit interaktivní mapově orientovaný nástroj, který by fungoval na principu napojení záplavových čar a odpovídajících map hloubek a rychlostí v zaplaveném území na databázi Q-H křivek všech vodočtů a limnigrafických stanic na území Hlavního města Prahy, umožňující přiřazení map vodním stavům buď odpozorovaným na vodočtech nebo předpovídaným ČHMÚ. Požadavek na tento nástroj zněl, že by měl být použitelný pro odpovědné pracovníky Odboru krizového řízení (OKŘ) MHMP, dále pro zaměstnance úřadů jednotlivých městských částí a v dalším plánu by mohl být přístupný i veřejně na internetu. První verze z roku 2005 obsahovala rozsah průtoků od úrovně Q2, odpovídající svým stavem zhruba 2. stupni povodňové aktivity (stavu pohotovosti), až po nejvyšší historicky zaznamenanou povodeň ze srpna 2002. Pro mezilehlé průtoky, odpovídající řádově n-letým povodním, byly vygenerovány záplavové čáry, mapy hloubek a rychlostí, ukazující přesně hydraulické jevy v záplavovém území. Aktualizace z roku 2009 (stav po dobudování kompletního systému protipovodňové ochrany) se pracovala se stejným rozsahem průtoků, důležité však bylo použití aktuálních, podstatně přesnějších terénních dat s uvažováním již definitivního stavu systému protipovodňové ochrany (v roce 2005 chyběly etapy 0007 Troja a 0006 Zbraslav, Chuchle a Radotín) a doplnění kalibrace modelu na nízké průtoky na data z povodně 2006. Výrazně přesnější byla též použitá metodika stanovení záplavových čar, kdy se nejprve vytvoří digitální model povrchu hladiny který se protne s digitálním modelem terénu. Další návazná studie „Doplnění operačních map rozlivu Vltavy a Berounky na území Hl. města Prahy o nižší povodňové průtoky“ z roku 2011 byla vyvolána potřebou pracovníků Odboru krizového řízení MHMP, kteří při své práci narazili na skutečnost, že k zaplavení některých komunikací, důležitých pro případnou evakuaci, či k dosažení limitu hladiny, určeného jako pohotovostní pro aktivaci některé části protipovodńové ochrany (obvykle pro stavbu některého za segmentů mobilních bariér) dochází již při nižších průtocích než je nejnižší průtok zpracovávaný v rámci systému Operačních map rozlivu (cca Q2, 1100 m3/s). Původní požadavek na doplnění standardní série n-letých průtoků o nejvyšší z m-denních průtoků byl po konzultacích se zadavatelem změněn na zkompletování série n-letých průtoků a vypracování diagramů vzájemného ovlivnění hladin kombinacemi průtoků z Vltavy a Berounky pro vybrané zájmové lokality nad soutokem. Základní n-leté průtoky Primární úkol byl určení rozsahu záplavy pro povodňové průtoky, odpovídající přibližně n-letým průtokům. Jelikož se území Prahy nachází částečně takéna soutoku Vltavy a Berounky, bylo nakonec dohodnuto počítat dvě verze záplavové čáry tak, aby i nad soutokem bylo možno na každé z obou řek stanovit odpovídající záplavovou čáru pro její konkrétní n-letý průtrok. S výjimkou Q2002 byly tedy pro simulace na soutoku Vltavy a Berounky použity dvojí průtokové kombinace: n-letý průtok, přicházejí z jedné z řek, byl 166 doplněn průtokem z druhé řeky tak, aby celkový průtok pod soutokem odpovídal průtoku přibližně téže n-letosti. Kompletní soustavu počítaných průtokových kombinací po poslední verzi „Doplnění operačních map rozlivu“ ukazuje tabulka Tab. 1. Tab. 1 Kombinace průtoků po doplnění v r. 2011 Qn Q Chuchle cca Q1 cca Q2 Q5 cca Q10 Q20 cca Q50 Q100 Q2002 (m3/s) 850 1100 1770 2000 2720 3150 4020 5160 SOP hladina ř. km Qn z Vltavy 39 Roztoky-Brnky Qn Vltava (m n.m. Bpv) (m3/s) 175.59 650 176.45 825 178.44 1300 179.03 1490 180.65 1970 181.47 2290 182.92 2870 184.65 3000 Q Berounka (m3/s) 200 275 470 510 750 860 1150 2160 Qn z Berounky Q Qn Berounka Vltava (m3/s) (m3/s) 580 270 700 400 1143 627 1230 770 1700 1020 1920 1230 2440 1580 Diagramy hladin kombinací průtoků pro vytipovaná ohrožená místa nad soutokem Pro druhou část studie z r. 2011 - sestrojení soustavy Q-H křivek s ovlivněním hladiny zvyšujícím se průtokem z druhé řeky- byl spočítán systém kombinací průtoků z obou řek tak, aby pro každý průtok z jedné řeky byly spočítány kombinace se čtyřmi průtoky z řeky druhé. Pro jeden průtok na jedné řece byly tak získány čtyři body (hladiny) pro čtyři zvyšující se průtoky z řeky druhé pro konstrukci trendové křivky závislosti hladiny na průtoku z druhé řeky. Pro průtok 200 m3/s z Berounky byly například pro určení Q-H křivky spočítány průtoky 40, 200, 600 a 2000 m3/s. Celkem tak byly zkombinovány průtoky 40, 200, 600 a 2000 m3/s na Vltavě s průtoky 200, 500, 1000 a 2000 m3/s na Berounce. Z trendových křivek pak byly odečteny hodnoty pro mezilehlé průtoky. Příklad diagramu pro konkrétní místo ukazuje Obr. 2. Použitý software Pro simulace byl použit model MIKE 21C, používaný pro 2D model Prahy, v roce 2005 nejvhodnější a v některých kritériích výpočetních parametrů (rychlost výpočtu a velikost řešeného území) dodnes nepřekonaný model z nabídky DHI Software pro modelování delších úseků řek 2D technologií. Jedná se o model používající křivočarou ortogonální výpočatní síť, tj. síť, tvořenou co nejvíce pravoúhlými elementy, ale přizpůsobenou na tvar záplavového území. Výstupy V první verzi studie 2005 byly pro možnost okamžitého zobrazení na různých mapových podkladech, které má k dispozici MHMP čáry a mapy zabudovány do digitálníhpo prohlížeče firmy Hydrosoft Veleslavín s.r.o, který byl na principu interaktivního mapového rozhraní schopen jak přímo zobrazovat jednotlivé specifikované záplavové čáy a mapy hloubek a rychlostí, tak na zadání známého stavu na vodočtu vyhledat pro určitý průtok nejbližší relevantní průtok, odpovídající záplavové čáry a mapy hloubek a rychlostí pro varianty s funkční protipovodňovou ochranou a bez mobilních prvků protipovodňové ochrany. 167 Obr. 1 Mapové rozhraní Operačních map rozlivů 2005 Radotín ‐ U školy (vjezd do areálu+uzávěry v hřbitovní zdi) ř. km 3,85 Průtok z Vltavy: 196.50 1750 m3 /s 1500 m3 /s 1250 m3 /s 1000 m3 /s 800 m 3 /s 196.00 Kritická hladina 195.74 m n.m. 195.50 Hladina m n.m. Bpv 195.00 2000 m3/s 600 m3/s 200 m3/s 40 m3/s 194.50 194.00 193.50 193.00 192.50 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 Průtok Berounka [m 3 /s] Obr.2 Výsledný diagram pro určení hladiny pro konkrétní místo na Berounce nad soutokem při ovlivnění hladiny průtokemz Vltavy 168 Výstupy reflektovaly tehdy dobudované etapy protipovodňové ochrany (tedy bez etap Troja, Chuchle, Zbraslav a Radotín) a pro případ selhání mobilních prvků zahrnovaly i variantu bez mobilní části protipovodňové ochrany. Nástroj byl po svém představení distribuován kromě Odboru krizového řízení MHMP rovněž jednotlivým městským částem pro přímé využití. Při aktualizaci studie v roce 2009 se klient ÚRM MHMP rozhodl použít prohlížeč vyvinutý interně informatiky ÚRM, a tak byly výsledné soubory předány klientovi ve formátu ESRI, ve formě ArcGIS projektu, v jehož rámci je lze snadno prohlížet, pouze nejsou interaktivní. Poté byly soubory zabudovány do interního prohlížeče ÚRM. Nejpravděpodobnější scénáře při dílčím selhání protipovodňových opatření na území hl. m. Prahy Historie a cíle projektu Studie „Nejpravděpodobnější scénáře při dílčím selhání protipovodňových opatření na území hl. m. Prahy“ vznikla v roce 2006 v návaznosti na studii „Operační mapy rozlivu Vltavy a Berounky na území hl.města Prahy“. Zatímco Operační mapy řeší rozsah záplavy při různých ustálených povodňových průtocích, scénáře selhání protipovodňové ochrany řeší průlomovou vlnu zaplavovující chráněné území v případě selhání některé části systému protipovodňových opatření při jejich návrhovém zatížení, tj. povodňovém průtoku odpovídajícím nejvyšší zaznamenané povodni 8/2002. Účelem bylo opět dodat podklad pro rozhodování složek krizového řízení. V případě scénářů selhání se ale nejedná pouze o rozhodnutí o rozsahu území, určeného k evakuaci: dynamické simulace mohou pomoci i pro připravení předběžných plánů, jak v případě nebezpečí selhání prvků protipovodňové ochrany v příslušném úseku postupovat, a rovněž mohou vést k navržení dodatečných ochranných prvků uvnitř území, které mohou při nepatrné investiční náročnosti zabránit zaplavení rozsáhlých částí záplavového území. Cílem studie bylo vytvoření interaktivního nástroje podobného typu jako byly „Operační mapy rozlivu“, který by byl na přehledném podkladu schopen ukázat vytipovaná citlivá místa pro každé z chráněných území, ukázat rozsahy záplavy a mapy hloubek a rychlostí pro jednotlivé časové kroky postupného zaplavování příslušného území. V první verzi studie na počátku roku 2006 byly provedeny simulace pro stav protipovodňových opatření k datu 30.11.2005 (shodný stav s „Operačními mapami rozlivu Vltavy a Berounky 2005“), kdy byly dokončeny kompletní etapy 0001- 0005 (Staré město, Malá Strana, Holešovice, Karlín, Smíchov-Podolí) a 0008 (Modřany-Komořany včetně nových úprav oblasti železniční stanice Praha-Modřany). Aktualizace studie měla být provedena dle rozhodnutí Rady MHMP po kompletním dobudování systému protipovodňové ochrany, dobudování se však opozdilo a tak aktualizace probíhá právě nyní a měla by být hotova na podzim 2012. Místa potenciálního porušení Citlivá místa – potenciální lokality porušení protipovodňové ochrany – byla určena společností Vodní díla – technicko bezpečnostní dohled (VD TBD a.s.), která je v oboru bezpečnosti vodních děl státem garantovaným odborným subjektem. Společnost VD TBD a.s. provedla vlastní přezkoumání systému protipovodňových opatření a ve spolupráci s projektanty jednotlivých etap protipovodňové ochrany vytipovala nejpravděpodobnější místa porušení, určila jeho typ a pro část z nich určila teoretický hydrogram nátoku vody místem porušení do chráněného území. Hydrogramy byl v průběhu simulací porovnán 169 s jejich výsledkem a případně modifikovány, ukázalo-li se že hladina v zatápěném území ovlivňuje průtok porušením jinak, než se teoreticky předpokládalo. Počet simulovaných zaplavení Se zadavatelem byl dohodnut počet 3 scénářů selhání pro každou dokončenou etapu, vždy dva scénáře pro porušení povrchové části protipovodňové ochrany a jeden scénář pro možné porušení opatření na kanalizační síti. Dále bylo dohodnuto, že se tento počet a rozdělení nebude držet zcela rigidně a přizpůsobí se náročnosti a povaze jednotlivých etap. Celkem tedy bylo ve studii 2005 provedeno 19 simulací pro stejný počet vytipovaných míst porušení. Pro aktualizaci studie 2012 přibude zatím přesně nespecifikovaný počet simulací pro nově dokončené etapy 0007 Troja a 0006 Chuchle, Zbraslav Radotín. Zvláště etapa 0006 má větší počet chráněných oblastí a bude na posuzovateli VD TBD a.s. rozhodnout, kde hrozí reálné nebezpečí selhání protipovodňové ochrany a kde se jedné o tak teoretickou možnost, že může být zanedbána ve prospěch důkladnějšího prozkoumání zranitelnějších lokalit. Technické provedení Pro simulace verze 2006 byl použit model MIKE 21C, od začátku používáný pro 2D model Prahy. Pro studii potenciálních porušení PPO byl pouze adaptován tak, že jednotlivé simulace byly provedeny na menších výsekových modelech, vytvořených z modelu pro Operační mapy z r.2005. Do modelů záplavových území, oddělených od řeky, byl pak v odpovídajících místech porušení pouštěn průtok dle hydrogramů, vypočítaných VDTBD a.s. z charakteristik území, případně v některých případech z volné hladiny za porušením, držené hladinovou okrajovou podmínkou. Pro právě probíhající aktualizaci „Nejpravděpodobnějších scénářů porušení PPO“ se již otvírá reálná možnost použití i jiných softwarů společnosti DHI, zejména pak MIKE 21FM, modelu, pracujícího na principu konečných objemů v trojúhelníkové výpočetní síti, kterou lze v případě modelů v urbanizovaném území přesněji popsat tvarově složitější lokality – např. uličky a nepravoúhlé stavby Starého města. Výstupy a jejich použití Ve verzi z roku 2006 byla pro rychlou použitelnost a přehlednost výstupní data zabudována, stejně jako v případě „Operačních map rozlivu 2005“, do digitálníhpo prohlížeče firmy Hydrosoft Veleslavín s.r.o., se kterým tvoří ucelený softwarový nástroj pro přímé použití pracovníky, odpovědnými za krizové řízení. Princip nástroje je jednoduchý – opět v rámci mapového uživatelského rozhraní ukázat chráněné zóny a jejich vytipovaná citlivá místa, jež budou interaktivně schopná předvést uživateli jejich dokumentaci (v tomto případě popis opatření, mechanizmu jejího možného porušení a fotodokumentaci) a důsledky jejich selhání v podobě časových snímků rozsahu záplavy, hloubek a rychlostí proudění při nátoku dochráněného území v pravidelných časových krocích a jejich dynamických animací. Rovněž je k dispozici slovní popis zaplavování území v čase. V aktualizaci 2012 bude opět ve shodě se studií „Operační mapy rozlivu Vltavy a Berounky na území hl.m.Prahy pro různé povodňové průtoky“ aktualizace 2012 použit prohlížeč, vyvinutý informatiky Útvaru Rozvoje Města (ÚRM) MHMP. Jeho fukcionalita bude pravděpodobně podobná, o jeho definitivní podobě a případných změnách či přidání funkcí se bude pravděpodobně rozhodovat ve vlastním průběhu projektu. 170 Literatura [1] ŠPATKA J., INGEDULDOVÁ E., HRNČÍŘ V., SVOBODOVÁ M., Hydroinform a.s. 1994-1997. Povodňový model Prahy [2] SKLENÁŘ P., DHI Hydroinform a.s. 2001. Povodňový model Prahy – 2D, [3] SKLENÁŘ P., DHI Hydroinform a.s. 2003. 2D Povodňový model Prahy 2002 [4] SKLENÁŘ P., DHI Hydroinform a.s. 2004. Přepočet 2D Povodňového modelu hl. města Prahy 2004 [5] SKLENÁŘ P., DHI Hydroinform a.s. 2006. 2D Povodňový model hl. města Prahy 2006 [6] SKLENÁŘ P., DHI Hydroinform a.s. 2008. 2D Povodňový model hl. města Prahy 2008 [7] SKLENÁŘ P, DHI Hydroinform a.s. 2005. Operační mapy rozlivu Vltavy a Berounky na území hl.m.Prahy pro různé povodňové průtoky [8] SKLENÁŘ P, JIŘINEC P., INGEDULDOVÁ E., DHI Hydroinform a.s. 2006. Nejpravděpodobnější scénáře při dílčím selhání protipovodňových opatření na území hl. m. Prahy [9] SKLENÁŘ P, DHI a.s. 2009. Operační mapy rozlivu Vltavy a Berounky na území hl.m.Prahy pro různé povodňové průtoky 2009 [10] SKLENÁŘ P, DHI a.s. 2011. Doplnění operačních map rozlivu Vltavy a Berounky na území hl.m.Prahy o nižší povodňové průtoky Kontakty na autora Ing. Petr Sklenář, DHI a.s., Na vrších 5, 100 000 Praha 10, e-mail: [email protected] 171 VYUŽITÍ METEOROLOGICKÝCH RADARŮ PRO ODHAD A VELMI KRÁTKODOBOU PŘEDPOVĚĎ SRÁŽEK M i l an Š Á LE K 1 , P e tr N OV Á K 2 , Hana KYZNAROVÁ 3 Abstrakt Modernizace a výstavba nových meteorologických radarů od poloviny 90. let umožnily kvantitativní odhad, popř. i velmi krátkodobou předpověď (tzv. nowcasting) plošného rozložení srážek. První pokusy s radarovými odhady srážek vedly brzo k identifikaci závažných chyb, což motivovalo k vývoji různých korekčních algoritmů. Pro operativní praxi se v Českém hydrometeorologickém ústavu ujala koncepce optimální kombinace radarových odhadů a dostupných srážkoměrných měření, a to pomocí konkrétních algoritmů krigování s externím driftem (regresního krigování), a tzv. podmíněné kombinace, která se používá pro 10minutové intervaly a tzv. „klouzavé“ hodinové sumy. Z verifikací vyplývá, že uvedené metody poskytují nejpřesnější možný plošný odhad srážek, který je ale v určitých případech i nadále zatížený jistými chybami. Pro velmi krátkodobou předpověď srážek je využíván plošný extrapolační algoritmus COTREC, popř. objektově orientovaná metoda CELLTRACK, jejichž výsledky jsou pro účely kvantitativního využití též následně korigovány jednoduchou metodou adjustace. Úvod Měření atmosférických srážek na zemském povrchu je tradičně založeno především na přímém měření pomocí srážkoměrných přístrojů, ale dalším možným způsobem zjišťování padajících srážek je využití metod dálkové detekce, především meteorologických radiolokátorů. Oba způsoby měření a odhadu srážek mají své výhody a nevýhody, které také závisejí na účelu získaných údajů a též na typu vlastních měřených či odhadovaných srážek. Data meteorologických radiolokátorů vhodná pro kvantitativní odhad srážek jsou v České republice k dispozici od roku 1995, kdy byl instalován moderní dopplerovský meteorologický radiolokátor na kótě Skalky (Gematronik METEOR 360AC), který poskytoval data v digitální podobě a byl v roce 1996 uveden do oficiálního rutinního provozu. V roce 1999 byl instalován radiolokátor na vrcholu Praha v Brdské vrchovině (EEC DWSR2501 C), jenž nahradil zastaralý radar MRL-5 na observatoři Praha-Libuš. Brzy po začátku měření radaru Skalky se objevily první práce hodnotící možnosti jeho radarového odhadu srážek [15], které zjistily některé významné problémy spojené s radarovými odhady a navrhovaly jejich možné korekce. Následně byly zkoumány další možnosti korekcí radarových odhadů srážek [4], [6], [7], přičemž se od roku 2003 v praxi uplatnil tzv. kombinovaný odhad srážek založený na geostatistických algoritmech [17]. Zhruba od roku 2003 se také intenzivně vyvíjely procedury tzv. nowcastingu, tj. velmi krátkodobé předpovědi založené na extrapolaci pohybu srážkově významné oblačnosti, popř. jejich přesunu podle proudnic odvozených z numerického modelu předpovědi počasí [8], [5], [9]. Radarová měření srážek Rozšířené informace o meteorologických radarech je možné získat např. v publikacích [12], [2], [11], zde uvedeme pouze stručné základy. Meteorologický radar pracuje na principu vyslání impulsu mikrovlnného záření a následného příjmu jeho odrazu (přesněji zpětného rozptylu) od cílů různého charakteru. Ty mohou být jak meteorologické, tak jiné („nemeteorologické“) povahy. Z intenzity přijatého záření, zpoždění signálu a dalších parametrů souvisejících s nastavením technického zařízení 172 radaru je možné získat prostorové pole veličinu zvané radarová odrazivost Z, jež se získává pomocí tzv. radarové rovnice: 2 K Z Z Pr C 2 M 2 r r (1) kde radarová konstanta C je funkcí charakteristik vysílaného záření, délky pulsu, úhlové šířky radarového paprsku (který je konvenčně definován jako objemový prostor, kde je intenzita vysílaného záření aspoň poloviny intenzity záření ve středu paprsku), a též odráží další vlastnosti konstrukce vlastního radaru. Může případně zahrnovat i dielektrickou konstantu |K|2 a někdy se nazývá meteorologickým potenciálem radaru, označovaným M . Symbolem r je označena vzdálenost cíle, Pr značí přijatou intenzitu záření. Obrázky radarové odrazivosti je možné dnes najít na webových stránkách ČHMÚ, na stránkách smluvních partnerů, popř. i na stránkách dalších subjektů. V současnosti jsou stále více populární též aplikace pro chytré mobilní telefony. Radiolokační odrazivost Z je také možné přibližně převést na intenzitu srážek R podle následujícího vzorce: Z aR b (2) což je obecný tvar tzv. Marshall-Palmerův vztahu, kde koeficienty a, b závisejí na typu kapalných srážek a na rozdělení velikosti kapek v daném snímaném objemu. Hodnoty a = 200, b = 1,6, které jsou používány operativně nejen v ČHMÚ, ale i ve většině Evropy, byly odvozeny pro déšť ze slohovité (stratiformní, velkoprostorové) oblačnosti. V minulosti, hlavně v 60.-80. letech 20. století, bylo ve středu zájmu „ladění“ parametrů vztahu (2), viz např. [1], ale v 90. letech již převládlo jiné paradigma. Chyby vlivem nevhodných parametrů vztahu (2) sice nejsou zanedbatelné, ale jsou většinou menší než chyby vznikající vlivem šířky radarového paprsku, jeho výšky nad zemským povrchem, nerovnoměrným zaplněním snímaného objemu atmosférickými částicemi, různou fází hydrometeorů, útlumem apod. Chyby a nedostatky radarových odhadů srážek Chyby radarových odhadů srážek mohou vznikat neznalostí přesných parametrů pozorovaných hydrometeorů (fáze, rozdělení velikosti apod.), problémy radarové techniky (kalibrace, koherence radarového zařízení a jeho stabilita) a problémy spojenými s šířením radarového paprsku v atmosféře (odklánění radarového paprsku od zemského paprsku s rostoucí vzdáleností, útlum signálu v oblačnosti a srážkách apod.). V této souvislosti je vhodné uvést problémy při záměně termínu „kalibrace“ s termínem „adjustace“. Přestože to zatím není všude akceptováno bez výhrad, přijímá se konvence, podle níž se pojmem „kalibrace“ míní nastavení parametrů radaru pomocí vlastního zařízení (někdy i pomocí jiného techniky), které zajišťuje korektní převod výkonu přijatého signálu na radiolokační odrazivost. Termín „adjustace“ se používá hlavně ve spojení s radarovými odhady srážek, které jsou opravovány pomocí jiných metod měření srážek, v naprosté většině pomocí hodnot srážkoměrů. Mezi podstatné problémy týkající se odhadu srážek z radarů patří výška nejnižšího použitelného paprsku nad zemským povrchem a jeho šířka, přičemž se oba parametry zvětšují s rostoucí vzdáleností od radaru. Ve vzdálenosti 120 km je při běžně používané nejnižší elevaci antény 0,1° střed paprsku ve výšce cca 2 km nad výškou radaru, geometrický průměr paprsku (při úhlové šířce 1°) 2 km, tudíž snímané meteorologické cíle jsou průměrovány 173 z intervalu výšky 1 až 3 km nad výškou radaru. Při vzdálenosti 230 km je získávána průměrná odrazivost z vrstvy cca 1,5-5,5 km nad výškou vlastního radaru. Je nutné zdůraznit, že tyto problémy jsou významnější při slohovité oblačnosti, zejména v zimním období, kdy klesá odrazivost s výškou rychleji a vertikální rozsah oblačnosti je malý, zatímco při konvektivních srážkách (letní přeháňky či bouřky) se uvedený problém nejeví jako příliš kritický. Při velmi nízkých teplotách v zimním období, kdy se sněhové srážky mohou vytvářet do 1-2 km nad zemským povrchem, nemusejí být vypadávající srážky ve větších vzdálenostech radarem vůbec zachyceny. Mezi další nedostatky radarových měření patří možné částečné či úplné blokování paprsku terénními překážkami či jinými objekty (stožáry, budovy, stromy apod.). Samostatným problémem jsou pozemní cíle, jejichž přítomnost může radarové měření zcela znehodnotit. V současné době se k eliminaci („vymazání“) pozemních cílů používají algoritmy využívající data radiálních Dopplerovských rychlostí, neboť pozemní cíle se na rozdíl od hydrometeorů většinou příliš nepohybují, popř. statistický filtr. Od roku 2005 se v určitých azimutech objevuje i rušení vlivem mikrovlnných datových přenosů a těžko odfiltrovatelné pozemní cíle vznikající točením vrtulí větrných elektráren. Systém odhadů srážek v ČHMÚ Ke konci 20. století se vyvinulo několik metod, které měly za cíl zlepšit absolutní přesnost radarových odhadů. V ČHMÚ je od roku 2003 v provozu systém, který kombinuje odhady srážek české meteoradarové sítě a dostupná měření ze srážkoměrných stanic. Systém je podrobněji popsán např. v [17], zde je uvedeno pouze stručné shrnutí. Algoritmus byl inspirován publikacemi [14] a [3]. Základem je myšlenka komplementarity jednotlivých typů měření srážek („plošný“ radarový odhad, „bodová“ srážkoměrná měření) a uvádění informací, které mohou diagnostikovat případné problémy jednoho či druhého typu měření. Z tohoto důvodu se počítají a uvádějí (zobrazují uživatelům) všechny odhady, tady nekorigovaný (původní) odhad srážek z meteorologických radarů, adjustovaný odhad, odhad srážek počítaný krigováním srážkoměrných měření a kombinace adjustovaného odhadu a srážkoměrných měření. Tyto odhady jsou počítány pro doménu české meteoradarové sítě CZRAD (zasahuje tedy i mimo Českou republiku) v rozlišení 1x1 km, tedy radarů Skalky a Brdy. Podrobnější údaje o těchto radarech a jejich technických parametrech jsou na veřejně dostupné internetové stránce http://www.chmi.cz/files/portal/docs/meteo/rad/info_czrad/index.html. Radarový odhad (nekorigovaný) Pro výpočet nekorigovaného radarového odhadu se využívají měření radiolokační odrazivosti v hladině (vrstvě) 2 km nad mořem nebo z nejnižší dostupné elevace, jestliže není odrazivost z hladiny 2 km dostupná (což se označuje jako termínem pseudoCAPPI 2 km). Interval měření byl 10 minut, v roce 2007 se začala využívat pětiminutová měření v tzv. prokládaném módu, na jaře 2009 plnohodnotná pětiminutová měření. Změřená odrazivost ve výšce kolem dvou kilometrů je poté přepočtena na intenzitu srážek Marshallovým a Palmerovým vztahem Z 200 R1,6 a suma za dané období je získána časovou integrací příslušných pětiminutových (dříve desetiminutových) měření. Adjustovaný radarový odhad Do roku 2009 byla používána adjustace územně konstantním adjustačním koeficientem, od jara 2010 je aplikován územně proměnlivý adjustační koeficient, který je spočten pomocí aktuálně disponibilních párů radarových odhadů a příslušných srážkoměrných měření 174 v elementu 1x1 km. Uvedený koeficient je plošně interpolován metodou univerzálního krigování. Interpolace ze srážkoměrných měření a vlastní kombinace V rámci celého systému je také počítán odhad srážek pouze z hodnot srážkoměrů, přičemž se využívá metoda tzv. univerzálního krigování. Pro výslednou kombinaci adjustovaného radarového odhadu srážek byl kromě dříve používaného převzatého algoritmu D.-J. Sea, nazvaného Double Optimum Estimation (DOE) [14], vypracován a naprogramován algoritmus krigování s externím driftem (KED), který je ekvivalentní s tzv. regresním krigováním [16]. Příklad uvedených odhadů je na obr. 2, zatímco obr. 1 ukazuje odhad srážek ze 12. 8. 2002 získaný metodou DOE. Odhady srážek metodou KED se počítají pro intervaly 1 hodina a delší. V aplikaci uveřejněné na stránce http://hydro.chmi.cz/hpps/main_rain.php se také objevují akumulace srážek končící v 10., 20., …, 50. minutě, které se ale počítají rychlejší a jednodušší, ale méně přesnou metodou tzv. podmíněné kombinace (Conditional merging, viz [13]). Ačkoliv se při používání radarových nebo kombinovaných odhadů objevují mnohé problémy (např. rušení mikrovlnnými vysílači, viz obr. 2), je kombinovaný odhad nejpřesnějším obrazem spadlých srážek na území České republiky. Nicméně, ve větších vzdálenostech od radarů, tj. převážně za hranicemi republiky, je radarový odhad značně problematický, což se odráží též ve kvalitě kombinovaného odhadu. Horší je též obraz srážek v pohraničních horských oblastech, kde je příspěvek srážkoměrných měření velmi důležitý, zejména za situací s výraznějším orografickým zesílením srážek, kdy je radarový odhad značně problematický. Obr. 1 24hodinový odhad srážek ze dne 12. 8. 2002 (změřeno 13. 8. v 8 SELČ) získaný z radarových měření a srážkoměrů metodou Double Optimum Estimation 175 Obr. 2 Původní radarový odhad (vlevo nahoře), adjustovaný radarový odhad (vpravo nahoře), srážkoměrný odhad bez vlivu radaru (vlevo dole) a kombinovaný odhad vypočítaný metodou regresního krigování (vpravo dole). Především na horních dvou snímcích jsou patrná rušení mikrovlnnými datovými spoji („paprsky“ nad Slovenskem a nad Německem) Obr. 3 Rozložení radarové odrazivosti s 30minutovými trasami jednotlivých bouřkových buněk (tlusté černé linie) a jejich 30minutovou extrapolací (tenké linie ukončené kroužkem) metodou CELTRACK. Jednotlivé buňky jsou zvýrazněny bílým ohraničením 176 Metody nowcastingu srážek Od začátku 21. století se na Radarovém oddělení ČHMÚ rozvíjely též metody velmi krátkodobé předpovědi (neboli nowcastingu) srážek, založené na metodě COTREC [9], [10] a CELLTRACK [5]. Metoda COTREC provádí plošnou extrapolaci radarových odhadů v celé doméně české meteoradarové sítě pomocí pohybového pole získaného ze změny polohy radarových cílů na aktuálním a 10 minut starém radarovém snímku. Algoritmus CELLTRACK nejdříve identifikuje jednotlivé buňky vysoké odrazivosti, sleduje jejich pohyb na jednotlivých snímcích a následně extrapoluje jejich pohyb do budoucnosti (viz obr. 3). Obě metody se v současné době využívají též v hydrologickém předpovědním modelu Hydrog a aplikaci JSWarnView pro sledování překročení kritických prahových úhrnů na předdefinovaných oblastech. Pro tyto účely se předpovězená pole radiolokační odrazivosti převádějí na intenzitu srážek a následně je provedena akumulaci srážek za požadované časové období. Předpovědi jsou poté adjustovány podle pole adjustačních koeficientů, které je získáno z posledního (aktuálního) výpočtu kombinovaného odhadu. Závěr Od poloviny 90. let zaznamenalo používání radarových měření velký rozmach, a to včetně jejich využívání pro kvantitativní odhad srážek a jejich velmi krátkodobou předpověď. Nejvýraznější vývoj se odehrál za posledních deset let, kdy byly zavedeny účinné algoritmy eliminující problémy radarových měření. V poslední době se bohužel objevují nové problémy znehodnocující kvantitativní využívání radarových dat. Jedná se zejména o problémy s rušením radarových měření mikrovlnnými datovými pojítky, ale potíže způsobuje také rostoucí počet větrných elektráren, které vytvářejí falešné a těžce odstranitelné meteorologické cíle. Literatura [1] BATTAN, L., 1973. Radar Observation of the Atmosphere. Univ. of Chicago Press, Chicago. [2] DOVIAK, R. – ZRNIĆ, D., 1993. Doppler Radar and Weather Observation. Academic Press Inc. [3] FULTON, R., BREIDENBACH, J., SEO, D.-J., MILLER, D., AND O’BANNON, T., 1998. The wsr-88d rainfall algorithm. Weather and Forecasting, 13, s. 377–395. [4] KRÁČMAR J. – JOSS J., – NOVÁK P. – HAVRÁNEK P. – ŠÁLEK M., 1999: First Steps Towards Quantitative Usage of Data from Czech Weather Radar Network, In: Final Seminar of COST-75: "Advanced Weather Radar Systems" - Locarno, 23.-27. 3. 1998, European Commission, Luxembourg, s. 91-101 [5] KYZNAROVÁ, H. – NOVÁK, P., 2009. Celltrack–convective cell tracking algorithm and its use for deriving life cycle characteristics. Atmospheric Research, 93, s. 317–327. [6] NOVÁK P. – KRÁČMAR J., 2000: Exploiting 3D volume data from the Czech weather radar networks. 1st European Conference on radar meteorology (ERAD), Bologna, Italy, September 2000, Phys. Chemistry of the Earth, 2000, vol. 25, s. 1163-1168. [7] NOVÁK, P. – KRÁČMAR, J., 2001: Vertical Reflectivity Profile in the Czech Weather Radar Network , 30th International AMS Conference on Radar Meteorology, 19-24 July 2001, Munich, Germany. 177 [8] NOVÁK, P., 2007: The Czech Hydrometeorological Institute’s Severe Storm Nowcasting System. Atmospheric Research, 83, s. 450–457. [9] NOVÁK P., FROLÍK P., BŘEZKOVÁ L., JANÁL P., 2010: Improvements of Czech Precipitation Nowcasting System. In: ERAD2010 proceedings. Dostupné na WWW: http://www.erad2010.org/pdf/Proceedings_Poster_webindex.html [10] NOVÁK, P., BŘEZKOVÁ, L., AND FROLÍK, P., 2009. Quantitative precipitation forecast using radar echo extrapolation. Atmospheric Research, 93, s. 328–334. [11] RINEHART, R. E., 1997. Radar for Meteorologists. Rinehart Publications, Grand Forks. [12] ŘEZÁČOVÁ, D. – NOVÁK, P. – KAŠPAR, M. – SETVÁK, M., 2007. Fyzika oblaků a srážek. Academia, Praha [13] SINCLAIR, S. – PEGRAM, G., 2005. Combining radar and rain gauge rainfall estimates using conditional merging. Atmospheric Science Letters, 6, s. 19–22. [14] SEO, D.-J. (1998). Real-time estimation of rainfall fields using radar rainfall and rain gage data. Journal of Hydrology, 208, s. 37 – 52. [15] ŠÁLEK, M. – KRÁČMAR, J., 1997. Odhady srážek z meteorologického radiolokátoru skalky. Meteorologické zprávy, 4, s. 99–109. [16] ŠÁLEK, M., 2010. Operational application of the precipitation estimate by radar and raingauges using local bias correction and regression kriging. In Sixth European Conference on Radar in Meteorology (ERAD 2010). [17] ŠÁLEK, M. – NOVÁK, P. – SEO, D.-J., 2004. Operational application of combined radar and raingauges precipitation estimation at the chmi. In Third European Conference on Radar in Meteorology (ERAD), volume 2 of ERAD Publication Series, s. 16–20. Kontakty na autory 1. RNDr. Milan Šálek, Ph.D., ČHMÚ, pobočka Brno, Kroftova 43, 616 67 Brno, e-mail: [email protected] 2. RNDr. Petr Novák, Ph.D., ČHMÚ, Na Šabatce 17, 143 06 Praha 4 Komořany, e-mail: [email protected] 3. Mgr. Hana Kyznarová, ČHMÚ, Na Šabatce 17, 143 06 Praha 4 Komořany, e-mail: [email protected] 178 MOŽNOSTI PREDIKCE PŘÍVALOVÝCH POVODNÍ L uc i e BŘEZ KOVÁ 1 , Pe tr N O VÁK, Pe tr J ANÁL , Ha na KYZN ARO VÁ, Pe tr FRO L ÍK, Milan ŠÁLEK Abstrakt Přívalové povodně byly ještě v nedávné době považovány za jev, jehož přesné místo a dobu vzniku není možné předpovídat. S rozvojem meteorologických radarů však došlo rovněž k pokroku v oblasti odhadů srážek odvozených z radarové odrazivosti a také v oblasti nowcastingu srážek, což je velmi krátkodobá předpověď srážek (s dobou předstihu 1-3h) odvozená na základě extrapolace radarového echa. S využitím těchto nástrojů lze za určitých podmínek simulovat průběh přívalových povodní i jejich potenciální vznik pomocí srážkoodtokových modelů. Příspěvek na příkladu vybraných případových studií demonstruje nejen současné možnosti predikce přívalových povodní, ale poukazuje i na problémy a nedostatky, které s řešenou problematikou souvisí. Úvod Povodně z přívalových srážek jsou specifickým přírodním jevem. Jsou charakteristické prudkým vzestupem i následným rychlým poklesem hladin toků. Zasahují zpravidla malá povodí o velikosti několik desítek km2, jejich ničivá síla však může mít katastrofální následky, a to i z důvodu momentu překvapní, kdy obyvatele zasažené obce nejsou na příchod povodně nijak připraveni. Český hydrometeorologický ústav (dále ČHMÚ) vydává v rámci Systému integrované a výstražné služby v případě možnosti výskytu přívalových srážek, které mohou následně vyvolat vznik přívalových povodní, výstrahu, ve které upozorňuje na případná nebezpečí. Výstraha může být vydána i několik hodin před výskytem povodně, avšak specifikuje pouze okresy, které mohou být přívalovou povodní zasaženy. V případě samotného výskytu přívalové povodně pak ČHMÚ vydává tzv. informaci o výskytu nebezpečného jevu (INVJ), kde je již specifikována konkrétní lokalita. Tato zpráva je vydána pouze v případě, že ČHMÚ má k dispozici konkrétní informace o výskytu povodně, např. na základě měření ve vodoměrné stanici. Je třeba podotknout, že pozorovaných povodí je řádově méně, než nepozorovaných, o většině povodní tedy ČHMÚ neinformuje. Význam vydání INVJ spočívá především v nutnosti informovat o nebezpečí povodně obce níže po toku, pokud by došlo k selhání místního varovného systému (obec zasažená povodní má povinnost informovat níže položené obce v souladu s povodňovým plánem). Na brněnském pracovišti ČHMÚ probíhá od roku 2005 výzkum zabývající se možností predikce přívalových povodní na konkrétních povodích pomocí srážkoodtokových modelů s využitím radarových měření srážek a srážkového nowcastingu. První studie, simulující operativní předpovědi extrémní povodně na Hodonínce z 16. 7. 2002 a povodně na Sloupském potoce z 26. 5. 2003, prokázaly, že některé povodně lze předpovídat s předstihem několika málo desítek minut. Série ničivých přívalových povodní, která zasáhla Českou republiku v třetí dekádě června a počátkem července 2009, poukázala na nutnost vyvinout nové nástroje pro předpověď přívalových povodní a jejich nasazení do operativního provozu. ČHMÚ vytvořil nástroj Flash Flood Guidence (FFG-CZ) inspirovaný americkým systémem FFG, kterým operativně počítá nasycení půdy v rámci celé České republiky, výsledky jsou k dispozici veřejnosti na stránkách http://hydro.chmi.cz. Tento nástroj umožňuje i výpočet odtoku ze zájmového povodí. Problematika predikce přívalových povodní je velmi obtížně řešitelná, protože je zcela závislá na monitoringu a predikci konvektivních srážek, kde chyba měření i předpovědi často dosahuje desítek procent. Je tedy reálné nebezpečí, že budou vydány výstrahy i v případě, že 179 povodeň ve skutečnosti nenastane (tzv. falešné alarmy), a naopak – skutečná povodeň nemusí být danými nástroji vůbec předpovězena. Z důvodu vysoké nejistoty vstupních srážkových dat pro hydrologický model je vhodnější přistupovat k řešení predikce přívalových povodní pravděpodobnostně, neboť deterministický přístup založený na jednom srážkovém scénáři může podávat značně zkreslené a nedostačující výsledky. Důkladné školení uživatelů tohoto produktu je zcela nezbytné. Příspěvek na příkladu vybraných případových studií demonstruje nejen současné možnosti predikce přívalových povodní, ale poukazuje i na problémy a nedostatky, které s řešenou problematikou souvisí, přičemž využívá dostupná data a nástroje ČHMÚ. Povodni samozřejmě nelze nijak zabránit, ale v některých případech je možné ochránit lidské životy, případně movitý majetek. Metoda Od roku 2002 jsou na ČHMÚ operativně počítány v hodinovém kroku radarové odhady srážek získávané jako kombinace radarového a srážkoměrného měření [1]. Od roku 2011 jsou veřejnosti k dispozici i hodinové sumy počítané klouzavě v desetiminutovém kroku a desetiminutové srážkové sumy produkované systémem INCA [2]. Jako předpovídané srážkové scénáře jsou použity všechny dostupné velmi krátkodobé předpovědi srážek (tzv. nowcasting), které jsou na ČHMÚ počítány (od roku 2003 COTREC [3], od roku 2008 CELLTRACK [4] a od roku 2011 INCA). Pro výpočet srážkového nowcastingu slouží jako vstupní radarová data nejen data z radarové sítě ČHMÚ, ale alternativně se využívají i radarová data poskytnuta okolními státy, která bývají přesnější zejména v okrajových částech České Republiky. Jako doplňkový scénář je rovněž použita zjednodušená předpověď srážky tzv. persistence, kdy se předpokládá, že aktuální srážka se nad povodím vyskytuje ve stejné intenzitě po dobu následující hodiny. Okrajovou variantou je potom nulová předpověď srážek, kdy spočítáme minimální hodnotu odtoku v daném profilu (je to odtok pouze z dosud naměřené srážky). Měřená i předpovídaná srážková data slouží jako vstupní hodnoty pro srážkoodtokový model HYDROG [5]. Tento model je v rámci ČHMÚ operativně využíván k predikci průtoků v povodí Moravy a Odry na středně velkých a velkých povodích. Model lze použít i pro výpočet odtoku z malých povodích, proto byl zvolen jako testovací nástroj pro predikci povodní z přívalových srážek. Na základě všech dostupných dat je spočítána opakovanou simulací hydrologickým modelem HYDROG množina průběhů průtoků v zájmovém profilu, která je následně vyhodnocena jako pravděpodobnost překročení kulminačních průtoků během předpovídaného období (předpokládá se zjednodušeně, že každá varianta může nastat se stejnou pravděpodobností). Nowcasting srážek se předpovídá maximálně na 3h dopředu (zbytek předpovídaného období uvažujeme nulovou srážku), avšak z důvodu nutnosti simulovat celou povodňovou vlnu se volí celková délka předpovídaného období vyšší než je délka srážkového nowcastingu. Z čáry překročení předpovídaných kulminací pak odečteme pravděpodobnost překročení limitního průtoku, která na pozorovaných povodích odpovídá 3. stupni povodňové aktivity, na nepozorovaných povodích pak obvykle průtoku s dobou opakování 5-10 let. Vzhledem k rychlému vývoji přívalových povodní jsou předpovědi průtoků aktualizovány v kroku 5 minut (radarová odrazivost je měřena v kroku 5 minut). Této výpočet pravděpodobnosti překročení limitních průtoků je velmi zjednodušený a je třeba ho do budoucna zpřesňovat – v současné době je prvotní snahou využít v maximální míře všechny nástroje dostupné na ČHMÚ. Pokud bychom například vyhodnotili úspěšnost jednotlivých nástrojů při detekci přívalových povodní, bylo by možné jim při výpočtu pravděpodobnosti překročení limitního průtoku přiřadit určitou váhu. 180 Uvedenou metodou byla provedena simulace operativních předpovědí průtoků na vybraných testovacích povodích za období 20. června až 20. července 2009, kdy byla Česká republika zasažena sérií přívalových srážek, které na mnoha povodích způsobily přívalovou povodeň. Výsledky prokázaly, že k řešeným povodím je třeba přistupovat jednotlivě, a dosažené výsledky pečlivě interpretovat. Dosažené výsledky a jejich interpretace Výše uvedenou metodou byla provedena simulace operativních předpovědí přívalových povodní pro 4 malá povodí – povodí Jičínky, povodí Luhy, povodí Husího potoka a horní část povodí Romže. Uvedená povodí mají velikost do 100 km2. Povodí Jičínky a Luhy bylo dne 24. 6. 2009 zasaženo extrémní přívalovou povodní, která způsobila ztráty na lidských životech a rozsáhlé hmotné škody. V povodí Husího potoka došlo k překročení 3. stupně povodňové aktivity (limitního průtoku), v povodí horní Romže se přívalová povodeň nevyskytla – příčinné srážky nezpůsobily významné zvýšení průtoků. V tabulce 1 jsou souhrnně uvedeny výsledky simulace operativních předpovědí přívalových povodní. Je patrné, že všechny povodně byly předpovězeny (podrobnější výsledky jsou uvedeny dále v textu této kapitoly), avšak v povodí Romže byla 6krát předpovídána přívalová povodeň s pravděpodobností vyšší než 25 procent, ačkoliv reálně žádná povodeň nenastala – bylo tedy simulováno velké množství falešných alarmů. Pokud nebude prokázána systematická chyba ve vstupních srážkových datech, bude třeba upravit parametry modelu tohoto povodí. Tab. 1 Výsledky simulace operativních předpovědí přívalových povodní v povodí Husího potoka, Jičínky, Luhy a horní Romže Povodí Husí potok Jičínka Luha Romže Počet povodní 1 1 1 0 Počet nenulových pravděpodobností překročení limitních průtoků 1 2 1 8 Počet pravděpodobností překročení limitních průtoků vyšších než 25% 1 1 1 6 Podrobná analýza výsledků ukázala, že jednotlivé povodňové epizody lze dělit do 4 skupin na základě časového průběhu pravděpodobnosti překročení limitního průtoku (tedy pravděpodobnosti výskytu povodně). Povodně předpovídané se 100procentní pravděpodobností Tyto povodně patří k těm snadněji předpovídatelným. Je to dáno zřejmě příznivou polohou zájmového povodí. Srážkoměrná stanice s dálkovým přenosem dat, která se vyskytuje přímo v povodí či jeho blízkosti, umožňuje rychlou adaptaci radarových dat na staniční měření. Povodí a jeho okolí je navíc dobře viditelné meteorologickými radary, takže nedochází k velkému podhodnocení předpovídané srážky (získané extrapolací radarového echa, která je následně adjustována). Z průběhu pravděpodobnosti překročení limitního průtoku uvedeném na obr. 1 vyplývá, že pravděpodobnost výskytu povodně se v čase zvyšuje, až dosáhne 100 procent – skutečné překročení limitního průtoku pak nastane o několik desítek minut později. Varování před povodní tedy může být vydáno s dostatečným předstihem. Jako příklad posloužila povodeň na Luze z 24. 6. 2009. Povodně předpovídané s méně než 100procentní pravděpodobností Pokud dojde k podhodnocení měřené srážky v některé z variant, může se stát, že je povodeň předpovídána s pravděpodobností nižší než 100 procent a to až do doby skutečného 181 překročení limitního průtoku v zájmovém profilu – viz příklad na obr. 2, kde je uvedena simulace extrémní povodně, která zasáhla povodí Jičínky 24. 6. 2009. Toto povodí leží v oblasti, která není meteorologickými radary dobře viditelná. Příčinná srážka postupovala směrem k radaru, takže docházelo k útlumu radarového echa a k celkovému výraznému podhodnocení měřené srážky. V povodí se nenacházela srážkoměrná stanice s dálkovým přenosem dat, která by umožnila adaptaci radarových odhadů srážek na skutečné srážkové úhrny. Rovněž předpověď srážky byla velmi podhodnocena téměř ve všech variantách. Proto byla tato povodeň předpovídána pouze s nízkou pravděpodobností (10-25 procent). Je otázka, zda by v takovém případě byla vůbec vydána výstraha před povodní. Pokud by se prokázalo na více případech, že přívalové povodně lze v daném povodí předpovídat pouze s nízkou pravděpodobností, bylo by samozřejmě lepší výstrahu vydat i za cenu rizika způsobení falešného alarmu. Povodně předpovídané s nulovou pravděpodobností Do této kategorie lze řadit povodně, které jsou sice zpočátku předpovídané s vysokou pravděpodobností, ale později pravděpodobnost překročení limitního průtoku klesá až na nulovou hodnotu. Povodeň však přesto nastane (viz obr. 3, povodeň na Husím potoce). Je zřejmé, že předpověď povodně byla sice úspěšná, ale měřená srážka byla výrazně podhodnocena. V takovém případě by pomohlo, kdyby byla v povodí umístěna srážkoměrná stanice s dálkovým přenosem dat, která by umožnila rychlé zpřesnění měřené srážky odvozené z radarového měření. Pravidla pro vydávání výstrahy by bylo možné zobecnit až na základě většího množství případů pro dané povodí. V podstatě by bylo vydání výstrahy při počátečním vzrůstu pravděpodobnosti překročení limitního průtoku správné, přestože by to pozdější výsledky (nesprávně) vyvracely. Falešné alarmy Na obr. 4 je uvedena ukázka tzv. falešného alarmu – povodeň je předpovídána s poměrně velkou pravděpodobností (v tomto případě 60-80%), avšak ve skutečnosti nenastane. Důvodem je chyba ve vstupních datech (pokud je srážkoodtokový model správně nakalibrován) - předpovídaná, příp. i měřená srážka byla nadhodnocena. K tomuto nadhodnocení může dojít z nejrůznějších důvodů – podstatné je, že velké množství falešných alarmů může dlouhodobě znehodnocovat předpovědi přívalových povodní z pohledu varovaných obyvatel – a varování před skutečnou povodní pak může zůstat bez adekvátní reakce. Z tohoto důvodu je nutné množství falešných alarmů redukovat. Je třeba zdůraznit, že z hlediska strategie varování před povodní je lepší systém, který sice produkuje falešné alarmy, ale umožní i varování před skutečnou povodní, než systém, který sice falešné alarmy neprodukuje, ale hrozí nebezpečí, že nezachytí ani skutečnou povodeň. V každém případě pravidelný provoz předpovědního systému na daném povodí problém častého výskytu falešných alarmů odhalí a je možné učinit příslušná opatření, příp. přizpůsobit pravidla pro vydávání výstrah. Existuje i varianta, že skutečná povodeň je předpovídána s nulovou pravděpodobností Tato možnost může nastat v případech, že skutečná povodeň nedosáhne nebezpečných hodnot průtoků (např. nevýznamné překročení 3. stupně povodňové aktivity), hydrologická simulace pak nemusí za předpokladu podhodnocení vstupní předpovídané/měřené srážky signalizovat nebezpečí překročení limitního průtoku. Tyto případy však nejsou pro obyvatele nijak nebezpečné. U významných povodní lze vzhledem k současným nástrojům na detekci a předpověď srážek i k úrovni používaných srážkoodtokových modelů předpokládat, že povodeň bude předpovídána alespoň s nízkou pravděpodobností. Tak tomu bylo v případě 182 extrémní povodně na Jičínce, kdy došlo k velmi výraznému podhodnocení vstupní srážky, přesto systém detekoval nebezpečí vzniku povodně s pravděpodobností vyšší než 10 procent. Závěr Přívalové povodně jsou velmi obtížně předpovídatelným jevem. Důvodem je velká míra nejistota v předpovědi, ale i měření příčinné srážky. Nezanedbatelným faktem je rovněž problém s časovou dostupností vstupních dat pro výpočet odtoku z povodí pomocí srážkoodtokového modelu i rychlost distribuce případných varování. V příspěvku byla prezentována velmi zjednodušená metoda pro výpočet pravděpodobnosti překročení limitních průtoků v zájmovém povodí, která umožňuje detekovat vznik přívalových povodní. Z výsledků je patrné, že ne všechny povodňové epizody lze úspěšně předpovídat. Ve snaze definovat příčiny méně či více úspěšné předpovědi byly povodňové epizody rozděleny do čtyř kategorií podle časového průběhu pravděpodobnosti překročení limitního průtoku v daném povodí. Je třeba si uvědomit, že některé problémy lze při predikci přívalových povodní vzhledem k poloze povodí a přítomnosti srážkoměrné stanice s dálkovým přenosem dat očekávat a přizpůsobit tomu i pravidla pro vydávání výstrah. U povodí s dobrou polohou lze postačí zřejmě vydat varování až v případě, že pravděpodobnost výskytu povodně přesáhne 50 i více procent, u problematických povodí lze doporučit vydávání výstrah i v případech, kdy povodeň bude předpovídána pouze s nízkou pravděpodobností (10-20 procent). Vypracování metodiky kategorizace povodí podle prediktability přívalových povodní je jedním z cílů evropského projektu INCA-CE. Obr. 1 Průběh simulované pravděpodobnosti překročení limitního průtoku při povodni na Luze, 24. 6. 2009 183 Obr. 2 Průběh simulované pravděpodobnosti překročení limitního průtoku při povodni na Jičínce, 24. 6. 2009 Obr. 3 Průběh simulované pravděpodobnosti překročení limitního průtoku při menší povodni na Husím potoce, 2. 7. 2009 184 Obr. 4 Příklad falešného alarmu v povodí Romže, 2. 7. 2009. Povodeň byla předpovídána s poměrně vysokou pravděpodobností, avšak ke skutečnému překročení limitního průtoku nedošlo. Literatura [1] ŠÁLEK, M., NOVÁK, P., SEO, D. J., 2004. Operational application of combined radar and raingauges precipitation estimation at the CHMI, in European Conference on Radar in Meteorology (ERAD), vol. 2 of ERAD Publication Series, p. 16–20. [2] HAIDEN, T., KANN, A., WITTMANN, C. , PISTOTNIK G., BICA B., GRUBER, C., 2011. The Integrated Nowcasting through Comprehensive Analysis (INCA) system and its validation over the Eastern Alpine region. Wea. Forecasting, 26 [3] NOVÁK, P. 2007. The Czech Hydrometeorological Institute’s Severe Storm Nowcasting System. Atmospheric Research, 83, 450–457. [4] KYZNAROVÁ, H., NOVÁK, P., 2009. CELLTRACK – Convective Cell Tracking Algorithm and Its Use for Deriving of Life Cycle Characteristics. Atmospheric Research, 93, 317–327. [5] STARÝ, M., TUREČEK, B, 2000. Operative control and prediction of floods in the River Odra basin. In.: Flood Issues in Contemporary Water Management, NATO Science Series, 2.Enviromental Security - Vol. 71, Kluwer Academic Publishers, 2000, s.229-236, ISBN 0-7923-6452-X. Kontakt na autora Ing. Lucie Březková, Ph.D., Český hydrometeorologický ústav – pobočka Brno, Kroftova 43, 61667 Brno, e-mail: [email protected] 185 VYHODNOCENÍ ÚSPĚŠNOSTI HYDROLOGICKÝCH PŘEDPOVĚDÍ POVODNÍ ČHMÚ V LETECH 2002 AŽ 2011 Tomáš VLASÁK 1 , J an D AŇH EL KA 2 Abstrakt Hydrologické předpovědi, počítané předpovědním modelem, jsou součástí rutinního provozu předpovědních pracovišť ČHMÚ již více jak 10 let. Metodicky sjednocené hodnocení předpovědí za celé ČHMÚ vydaných v tomto období ukazuje na zajímavé aspekty v rozdílu úspěšnosti předpovědí podle různé velikosti a charakteru povodí, předstihu předpovědi, sezóny nebo i předpovědního pracoviště. Selektivně byly zpracovány pouze předpovědi v době výskytu odtokově významných epizod, především při nástupu povodně, kdy je tlak na kvalitu předpovědí největší. Hodnocení bylo provedeno z pohledu uživatelů předpovědí a lze jej chápat jako vyhodnocení úspěšnosti celkového předpovědního procesu, včetně pozorování a zpracování vstupních dat a meteorologických předpovědí bez detailního rozlišování příčin výsledných odchylek. Bylo zvoleno několik relativně jednodušších a srozumitelnějších kritérií – úspěšnost signalizace překročení stupňů povodňové aktivity (metoda „peak over the threshold“) nebo odchylka předpovědi maximálního průtoku nebo objemu odtoku. Úvod Hydrologické předpovědi, počítané numerickým modelem, jsou standardním produktem hydrologické předpovědní služby ČHMÚ. V současné době se pro tento účel používají hydrologické předpovědní systémy AquaLog (povodí Labe) a Hydrog (povodí Moravy a Odry). Jejich hlavním výstupem jsou předpovědi průtoků s hodinovým krokem a 48 hodin dlouhým časovým předstihem pro více než stovku předpovědních profilů. Tyto předpovědi jsou od roku 2002 rutinně počítány na všech předpovědních pracovištích ČHMÚ a jsou distribuovány dalším uživatelům, včetně odborné a laické veřejnosti. Z hydrologické předpovědi, tak jak je v současné době vydávaná ČHMÚ, lze pro každou hodinu odečíst jednoznačnou hodnotu průtoku (vodního stavu). To může vést k falešnému dojmu jednoznačnosti budoucího vývoje a k chybné interpretaci předpovědi. Jako každá předpověď, je i ta hydrologická za každé situace zatížená určitou nejistotou. Tato nejistota podléhá zákonitostem, které se projevují v různé časové i prostorové spolehlivosti předpovědí. Pokud uživatel má přehled o obvyklé úspěšnosti hydrologické předpovědi v dané lokalitě při dané meteorologické situaci, je výrazně blíže efektivnímu využití informace, které hydrologická předpověď poskytuje. Z tohoto důvodu je součástí provozu předpovědních pracovišť také pravidelné hodnocení úspěšnosti hydrologických předpovědí a publikace výsledků ve srozumitelné formě [4]. Detailní vyhodnocení úspěšnosti vydaných hydrologických předpovědí je prováděno po každé významnější povodňové epizodě v povodňových zprávách ČHMÚ [1]. V těchto případech se zpravidla také zjišťují příčiny disproporcí mezi předpovědí a pozorováním. Jde o poměrně komplikovanou záležitost, protože do výsledné hydrologické předpovědi se promítá celá řada nejistot (zejména kvantitativní předpověď srážek a teploty vzduchu, podchycení srážek sítí měřících bodů, počáteční podmínky výpočtu tj. stanovení nasycenosti povodí, parametry modelu, vliv modifikací provedených sloužícím hydrologem aj. - více viz [3]). Odlišení vlivu těchto faktorů je obtížné, často nemožné. Cílem tohoto příspěvku je seznámit jeho čtenáře s některými metodami hodnocení a s úspěšností operativních hydrologických předpovědí při nástupu povodní, aniž by autoři detailně analyzovali její příčiny. Předložené výsledky lze chápat jako vyhodnocení úspěšnosti celkového předpovědního procesu, včetně pozorování a zpracování vstupních dat a meteorologických předpovědí bez rozlišování příčin výsledných odchylek. Pro účely 186 vyhodnocení byly vybrány všechny archivované předpovědi, vypočtené modelem AquaLog a Hydrog, pro předpovědní vodoměrné profily v povodí Labe. Soubory pocházejí z let 20022011, nicméně řady nejsou z různých důvodů kompletní, a proto počty zpracovaných předpovědí u jednotlivých stanic jsou různé. Výběr předpovědí pro hodnocení Zkušenosti ukazují, že úspěšnost hydrologické předpovědi je časově i prostorově velmi proměnlivá. Předpověď pro dolní úseky řek při bezesrážkovém období se od skutečnosti zpravidla liší minimálně, na druhé straně při očekávaných bouřkových srážkách bez jejich zřejmé časové a prostorové lokalizace je predikce pro malé toky velmi nejistá. Z uvedeného je zřejmé, že při určitých situacích je předpověď spolehlivější více, jindy méně. Proto výsledky hodnocení úspěšnosti předpovědí budou zásadně ovlivněny jejich výběrem. Pro potřeby povodňové ochrany jsou kritické především předpovědi varující před příchodem povodně, a proto jsme nastavili kritéria výběru tak, aby byl omezen pouze na tyto situace. Na počátku předpovědního období se poslední pozorovaný průtok musel nacházet pod prahovým průtokem a v předpovědním období bylo předpovězeno nebo skutečně nastalo jeho překročení. Jako prahové průtoky byly zvoleny stupně povodňové aktivity (SPA), aby se vyhovělo požadavku uživatelsky orientovaného hodnocení. Uvedené hodnocení se proto týká předpovědí, které jsou zatíženy vůbec největší nejistotou a mají logicky také nejhorší úspěšnost. Metody hodnocení Hodnocení schopnosti hydrologických modelů simulovat proces odtoku vody z krajiny je zpravidla prováděno a prezentováno pomocí porovnání vypočtených a měřených veličin (simulovaný a pozorovaný průtok). Základním přístupem je stále vizuální porovnání průtokových hydrogramů [2]. Umožňuje subjektivně ohodnotit výsledek výpočtu z hlediska systematického (nadhodnocování, podhodnocování) i dynamického (časový posun, simulace vzestupné a sestupné větve povodňové vlny, základního odtoku) chování modelu. Tento přístup je aplikovatelný pouze srovnávají-li se krátké časové úseky, obvykle jednotlivé povodňové epizody. Při zpracování delších časových řad nebo při vzájemném porovnání chování modelu na různých povodích už není možné se obejít bez vypočtených statistik. Pro porovnání celých hydrogramů byla navržena celá řada statistik (korelační koeficienty, Nash-Sutcliffe koeficient, index shody atd.). Nevýhodou statistik, které porovnávají celé řady předpovídaných (nebo modelovaných) a pozorovaných průtoků, je za prvé nevyhnutelná sumarizace jednotlivých typů odchylek do výsledného koeficientu, a pak často obtížná interpretace výsledných hodnot [4]. Navíc jde o metody vhodné především pro srovnávání dlouhých úseků simulací na základě pozorovaných dat, nikoliv pro relativně krátké předpovědi, kde se uplatňují další nejistoty (a to nestejnoměrně v čase předstihu), a které netvoří spojité řady. Jednou z možností, jak hodnocení hydrologických předpovědí zjednodušit a tím také více zprůhlednit, je zredukování předpovědi na jediné kritérium, například celkový objem odtoku nebo maximální předpovídaný průtok. Toto zjednodušení může být účelné například pro operativní řízení nádrží, kde je celkový objem přítoku do nádrže stejně důležitým kritériem jako kulminace a časový průběh průtoku. K vyhodnocení předpovědí objemu odtoku a maximálních průtoků se pro zvýšení názornosti ukázalo vhodné rozdělení předpovědí do 5 kategorií podle podílu mezi předpovědí a pozorováním: (1) úspěšné předpovědi s odchylkou do +- 20%, (2) předpovědi mírně nadhodnocené - odchylka mezi +20% až +40%, (3) předpovědi silně nadhodnocené - odchylka více než +40%, 187 (4) předpovědi mírně podhodnocené - odchylka mezi -20% až -40%, (5) předpovědi silně podhodnocené - odchylka méně než -40%. Výsledky pro vybrané předpovědi jsou zobrazeny na obrázku č. 1. Rozdělením do těchto kategorií je mimo jiné možné hodnotit systematické nadhodnocování respektive podhodnocování předpovědí. Obr. 1 Hodnocení vybraných předpovědi na základě porovnání předpovídaného a pozorovaného objemu odtoku za předpovědní období. Velikost grafu je úměrná počtu zpracovaných předpovědí Jinou možností hodnocení hydrologických předpovědí je použití kritérií založených na kategoriálním posouzení předpovědi a výskytu určitého jevu. Původní koncept kategoriálního hodnocení pro hydrologické předpovědi byl použit v NOAA National Weather Service [5]. Morris navrhl, že povodně je možné posuzovat podobně jako meteorologické jevy typu bouřka nebo tornádo, případně je klasifikovat stupněm nebezpečí, což v případě povodní může být překročení určitého SPA nebo doby opakování průtoku. Vyhodnocení pak sleduje, zda byl/nebyl daný jev předpovězen a zda nastal/nenastal. Každou předpověď je možné přiřadit do jedné ze čtyř kategorií (HIT, FALSE ALARM, MISS, CORRECT REJECTON) definovaných v kontingenční tabulce 1. Tab. 1 Kontingenční tabulka pro kategorické hodnocení úspěšnosti předpovědi Jev předpovídán Jev pozorován Ano Ne Ano HIT Ne MISS FALSE ALARM CORRECT REJECTION Výstup hydrologického modelu asi nikdo nebere absolutně, což znamená, že pokud je předpověď několik centimetrů pod povodňovým stupněm, velmi pravděpodobně bude vydána výstraha před jeho překročením. Proto jsme toto zohlednili při zařazení do uvedených kategorií a přidali dvě pravidla, která výběr upravují. Za předpovědi kategorie HIT byly uvažovány i ty situace, kdy model překroční SPA signalizoval a skutečná kulminace překročila průtok 0.9* QSPA (původně v kategorii FALSE ALARM) a stejně tak v kategorii HIT skončily předpovědi, u kterých maximum překročilo 0,9*QSPA a k překročení SPA 188 později skutečně došlo (původně kategorie MISS). Četnosti takto definovaných kategorií pro předpovědní profily v celé ČR jsou zobrazeny na obrázku č. 2. Obr. 2 Četnosti předpovědí překročení 1. SPA rozdělených do skupin podle kategoriálního hodnocení předpovědí. Velikost grafu je úměrná počtu zpracovaných předpovědí Obr. 3 Hodnota indexu CSI pro jednotlivé hodnocené předpovědní profily Vzájemným porovnáním četnosti předpovědí rozdělených do daných kategorií lze pomocí celé řady jednoduchých statistik [6] popsat úspěšnost předpovědí nebo například míru falešného varování před výskytem daného jevu. V tomto článku uvádíme výsledky souhrnného ukazatele CSI pro jednotlivé profily (obr. 3), další ukazatele jsou k dohledání na [2]. Critical Success Index (CSI) je často používaný index, oblíbený pro svou jednoduchost a přitom vyváženost (CSI=H/(H+F+M). Jeho hodnota se pohybuje v intervalu od 0 do 1, kde 1 hodnota označuje maximální úspěšnost. 189 Souhrnné výsledky Z celkového rozložení předpovědí překročení 1. SPA do kategorií (obr. 4a) vyplývá, že zhruba 45% všech předpovědí bylo podle výše uvedené definice hodnocení úspěšných a spadá do kategorie HIT, 25% předpovědí znamenalo falešný alarm (FALSE ALARM) a 30% naopak chybějící varování (MISS). Při změně prahového průtoku na 2. respektive 3. SPA dochází k mírnému poklesu spolehlivosti předpovědí, což koresponduje s často popisovanou zkušeností prognostiků, že se zmenšující se pravděpodobností výskytu jevu klesá také úspěšnost jeho předpovědi. Pokles úspěšnosti předpovědi povodní ovšem není příliš dramatický a proto lze předpokládat, že u vodoměrných profilů, kde se daří relativně úspěšně předpovídat menší průtoky, lze očekávat uspokojivou předpověď i extrémnějších povodní. Obr. č. 4a Obr. č. 4b Obr. 4a Relativní četnost kategorií předpovědi při předpovědi překročení 1., 2, a 3, SPA; 4b Relativní četnost kategorií předpovědi při předpovědi překročení 1. SPA pro různé plochy povodí Mezi jednotlivými předpovědními profily jsou v úspěšnosti předpovědí výrazné rozdíly (obr . 2). Zřetelná je především menší úspěšnost předpovědí na malých povodích, které leží ve zdrojových (pramenných) oblastech (obr. 2 a obr. 4b). Při zachování časového předstihu 48 hodin je předpověď v těchto povodích z větší části závislá na předpovídaných a nikoliv měřených hodnotách srážek a teploty vzduchu. Navíc je výpočet z větší části nebo úplně výsledkem srážko-odtokového, případně sněhového modelu, který je zpravidla méně spolehlivější. Naopak úspěšnější předpovědi jsou na dolních úsecích řek, kde se na výpočtu předpovědního hydrogramu mnohem více podílí relativně spolehlivý model, počítající postup povodňové vlny korytem toku na základě údajů z výše položených vodoměrných profilů. Souvislost úspěšnosti předpovědi s délkou doběhové doby je patrná i na povodích, které sice leží spíše blíže pramenným oblastem, ale přírodní podmínky způsobují, že zde voda z krajiny odtéká relativně pomalu – vyšší úspěšnost mají předpovědi například v povodí Lužnice. Z hlediska prostorového rozložení je zřetelný vyšší podíl falešných alarmů v jihozápadní části ČR v povodí horní Vltavy a Berounky (obr. 2). V případě předpovědí pobočky Plzeň byly důvody částečně v parametrech hydrologického modelu, který měl tendenci průtoky spíše nadhodnocovat (v roce 2010 byly parametry změněny). Určitý vliv lze přisoudit i strategii meteorologů i hydroprognostiků na příslušných pobočkách, kteří mohou při povodňově nebezpečných situacích předpovědi při interakci s modelem spíše nadhodnocovat. 190 Obr. č. 5a Obr. č. 5b Obr č.5a Relativní četnost kategorií předpovědi při předpovědi překročení 1. SPA pro kalendářní roky 202 -2011 v celé ČR; 5b v pro předpovědi pobočky ČHMÚ Plzeň Ze zpracovaných předpovědí není patrné, že by během posledních 10 let provozování modelu došlo k výraznému zvýšení úspěšnosti modelových předpovědí (obr 5a). Jiný trend je zřejmý u vývoje úspěšnosti předpovědí na pobočce ČHMÚ Plzeň. Zde došlo v roce 2010 k výraznější změně struktury a schematizace modelu a byly navrženy nové parametry zohledňující povodně z posledních let a rozšířenou síť vstupních dat. Pozitivní efekt této změny je patrný z obrázku č. 5b. Obr. č. 6a Obr. č. 6b Obr. 6a Relativní četnost kategorií předpovědi překročení 1. SPA podle předstihu, kdy k tomuto překročení došlo; 6b Relativní četnost kategorií předpovědí sloučených na kraje Pokles úspěšnosti předpovědí s narůstajícím časovým předstihem je charakteristický nejen pro hydrologické předpovědi. Hodnocení prokázalo, že spolehlivost předpovědí překročení povodňového stupně je vyšší, pokud je daný jev předpovídán pro časový horizont několika následujících hodin, než na konec předpovědního intervalu. K popsání tohoto trendu byl použit postup, při kterém jednotlivé předpovědi, zařazené podle úspěšnosti do jedné ze tří kategorií (HIT, MISS, FALSE ALARM), byly rozděleny podle předstihu, kdy bylo předpovídáno překročení 1.SPA (u typu HIT a FALSE ALARM) nebo podle předstihu překročení 1.SPA pozorovaným průtokem (u typu MISS) (obr. 6a). Při detailním sledování pokles úspěšnosti u jednotlivých profilů [2] bylo navíc zjištěno, že pokles je výraznější u malých povodí. Kromě toho je pokles četnosti předpovědí kategorie HIT výrazný především v prvních 24 hodinách předpovědního intervalu. To je zhruba doba, za kterou doběhne srážková voda při povodni do závěrových profilů u většiny zdrojových povodí. Předpovědi za tímto intervalem už vycházejí ve větší míře z předpovídaných srážek, než srážek změřených. 191 Uvedené metody hodnocení vycházejí z porovnání předpovědi a pozorování v konkrétní stanici. Protože ale předpověď srážek nemusí být prostorově správně lokalizována, je při vydávání výstrah zohledněn i možný výskyt povodně v sousedním povodí, než detekuje hydrologickým model. Nakonec i povodňové výstrahy ČHMÚ bývají regionálně členěné většinou na úroveň krajů. Pokud se tato skutečnost zohlední v hodnocení úspěšnosti předpovědí a předpověď v jednom profilu v kombinaci s výskytem povodně v jiném profilu v rámci kraje je už brána jako kategorie HIT, pak podíl předpovědí HIT v mnoha krajích je vyšší než 50% (obr. 6b). Závěr K hodnocení byly použity pouze předpovědi na vzestupu povodně, které jsou zatíženy největší nejistotou, a zároveň je největší tlak na jejich úspěšnost. V průměru bylo u 45% všech předpovědí správně signalizováno blížící se překročení 1.SPA. Zohlední-li se prostorová variabilita, kdy na jednom povodí je SPA předpovídán a na sousedním k překročení SPA dojde, tak průměrná úspěšnost předpovědi v daném regionu překračuje 50%. Prokázal se předpoklad lepší úspěšnosti v profilech na dolních tocích, než v menších zdrojových povodích. Ve zdrojových povodích je nejistota modelování výrazně vyšší, zejména s ohledem na kratší doby koncentrace odtoku ze srážek a tedy nutnost použití kvantitativní předpovědi srážek. Zároveň byla prokázána klesající úspěšnost předpovědí s rostoucím předstihem předpovědi, přitom pokles je zřejmý až po dobu koncentrace odtoku v povodí, poté již je trend poklesu pozvolnější. Obojí potvrzuje dominantní vliv nepřesnosti kvantitativní předpovědi srážek na celkovou úspěšnost hydrologických předpovědí. Výrazné zvýšení úspěšnosti předpovědí na pobočce Plzeň poté, co byla upravena struktura modelu a parametry změněny na základě rozšířeného množství vstupních stanic a již zaznamenaných povodní, dává do budoucna příslib, že v případě prostředků pro další rozvoj hydrologických předpovědních modelů se předpovědní služba a s ní i povodňová ochrana může dočkat lepších předpovědí a v důsledku toho i menších povodňových škod. Literatura [1] ČHMÚ Archiv povodňových zpráv ČHMÚ na internetových stránkách: http://www.chmi.cz/files/portal/docs/poboc/CB/pruvodce/povodnove_zpravy.html [2] ČHMÚ Vyhodnocení úspěšnosti hydrologických předpovědí povodní v letech 2002 2010 http://www.chmi.cz/files/portal/docs/poboc/CB/pruvodce/vyhodnoceni.html [3] DAŇHELKA, J. 2007. Operativní hydrologie: Hydrologické modely a nejistota předpovědí, Sborník prací Českého hydrometeorologického ústavu. Praha: ČHMÚ, sv. 51, s. 104, ISBN 978-80-86690-48-3, ISSN 0232-0401 [4] KAŠPÁREK, L., a kol. 2006. Vyhodnocení jarní povodně 2006 na území České republiky, VÚV, září 2006, Praha [5] MORRIS, D., G,. 1988. A Categorical, Event Oriented, Flood Forecast System for National Weather Service Hydrology, NOAA Technical Memorandum NWS -43, s. 17 [6] STANSKI, H., R. et al. 1989. Survey of common verification methods in meteorology, World Meteorological Organization, World Weather Watch Report No. 8 (No. 358), 114 s. Kontakty na autory 1. RNDr Tomáš Vlasák Ph.D, ČHMÚ, Antala Staška 32, České Budějovice 370 07, e-mail: [email protected] 2. RNDr Jan Daňhelka Ph.D, ČHMÚ, Na Šabatce 17, Praha 4 – Komořany 143 06, e-mail: [email protected] 192 TÉMATICKÝ BLOK D - STRUKTURÁLNÍ OPATŘENÍ 193 194 PROGRAMY PROTIPOVODŇOVÝCH OPATŘENÍ MINISTERSTVA ZEMĚDĚLSTVÍ P av el PUNČOCH ÁŘ 1 , Na děž d a K O ZLO V Á 2 Od katastrofální povodně, která zasáhla především území povodí Vltavy, uběhlo 10 let – nicméně první katastrofou tohoto druhu byla povodeň v povodí Moravy a Odry v roce 1997. Tehdy, po téměř stoletém období bez extrémních povodňových situací, bylo zasaženo prakticky celé území Moravy a škody přesáhly 63 mld. Kč a o život přišlo 60 obyvatel. Od té doby se výskyt velkých povodní zvýšil a do letošního roku jsme zaznamenali celkem 8 takových ničivých událostí, při kterých přišlo o život 123 lidí, a škody přesáhly 174 mld. Kč. Při lokalizaci povodňových situací na mapu území České republiky lze konstatovat, že pouze nejzápadnější část území (v horních částech povodí Ohře a Vltavy) nebyly postiženy, zatímco mnohá území v povodí Moravy, Labe a Vltavy zasáhly povodně opakovaně. Reakcí vodohospodářů a veřejné správy byla neprodlená příprava příslušných preventivních opatření, která se rozběhla hned od roku 1997 (a byla umocněna výskytem drastické lokální povodně na řece Dědině, při níž přišlo o život 10 obyvatel). Byl urychleně zpracován návrh protipovodňových opatření technických (s názvem Generel protipovodňových opatření) jednotlivými státními podniky Povodí a v roce 2000 byly přijaty rozhodující zákony, které upravovaly činnost hasičských záchranných sborů, zavedly integrovaný záchranný systém a krizové řízení za přírodních katastrof. Souběžně vznikla za spolupráce Ministerstva zemědělství a Ministerstva životního prostředí (a v roce 2000 byla schválena vládou) Strategie prevence před povodněmi pro území České republiky. S podporou zahraničních institucí (z Dánska a Nizozemí) byly zaváděny matematické modely charakterizující průběh povodní v určitých vodních tocích s cílem posoudit jejich rozsah (záplavová území) a zejména k ověření efektů zvažovaných technických protipovodňových opatření. Došlo k zavádění měřicích stanic (srážkoměrech, vodoměrných) s průběžným dálkovým přenosem dat a Český hydrometeorologický ústav výrazně zkvalitnil vybavení pro předpovědní službu (nákup radarů, zapojení do mezinárodních modelů – např. ALADIN). V roce 2001 nabyl účinnost zcela nově koncipovaný vodní zákon (č. 254/2001 Sb.), který po více než sedmileté přípravě v důsledku praktických zkušeností s povodněmi zavedl řadu zásadním preventivních opatření nestrukturální povahy – povodňové orgány, vymezování záplavových území, povinnosti veřejné správy a všech obyvatel pro chování za povodňových situací. Na základě studií odtokových poměrů, které připravovaly státní podniky Povodí z podpor Ministerstva zemědělství, byly postupně zpracovávány rozsahy záplavových území podél významných vodních toků a zejména návrhy konkrétních technických protipovodňových opatření, které se staly základem pro náplň Programu prevence před povodněmi Ministerstva zemědělství zahájeného v roce 2002. Finanční zdroje byly zajištěny kombinací prostředků národních (alokovaných vodním zákonem) posílených půjčkou od Evropské investiční banky (EIB). Celkový objem prostředků této I. etapy (označené jako „zahájení“) činil 4,2 mld. Kč, které byly investovány s podporou vlastních zdrojů státních podniků Povodí do technických opatření ke zlepšení ochrany v povodích zasažených povodněmi v letech 1997–2000. Program byl ukončen v roce 2007 a jeho pozitivní přínosy pro posílení ochrany obyvatel i majetků přináší tabulka 1. 195 Tab. 1 Program prevence před povodněmi I Počet realizovaných opatření 435 Ochráněný majetek 240 mld. Kč Ochránění obyvatelé 315 000 Průměrné zvýšení míry ochrany před povodněmi Q50 - Q100 V roce 2007 byla – jako nezbytné pokračování protipovodňové ochrany – zahájena II. etapa tohoto Programu prevence před povodněmi v gesci Ministerstva zemědělství. Objem finančních prostředků alokovaných pro tuto druhou etapu byl umocněn dopadem povodně v roce 2006 a dosáhl 15 mld. Kč, z nichž cca 3 mld. Kč byly orientovány na zvýšení akumulace v rybnících a na zvýšení jejich bezpečnosti za povodňových situací. Přibližně 1 mld. Kč byla směrována na realizaci pozemkových úprav, kterými lze jednak výrazně posílit retardaci odtoku srážkových vod z území, zvýšit retenci v příslušném dílčím povodí a navíc i umožnit zrychlení výstavby technických opatření vypořádáním majetkoprávních vztahů (nabídkou výměny pozemků). K finančnímu zajištění programu opět přispěla v rámci kofinancování EIB doplněná státním rozpočtem a vlastními zdroji investorů (správců vodních toků, případně obcí a měst). Zapojení EIB do financování přineslo již od roku 2002 pro obě etapy programu Prevence před povodněmi velmi důležitou „přidanou hodnotu“. Každý návrh technického projektu musel pro přijetí k financování splnit dvě základní podmínky: Zajistit prokazatelný významný přínos v omezení povodňových škod, přičemž ochráněné hodnoty musí výrazně převyšovat investované prostředky Nesmí výrazně negativně postihnout životní prostředí (ve vodních ekosystémech nebo v údolní nivě). Splnění těchto zjevně racionálních podmínek zajišťovaly a zajišťují posouzení tzv. strategického experta (věcně-ekonomická hlediska) a tzv. environmentálního experta. Jejich postavení musí být nezávislé a podmínkou EIB je, že experti musí být výhradně z akademické nebo vysokoškolské sféry, nespojení s praktickými činnostmi v oblasti realizace preventivních protipovodňových technických opatření. Z uvedeného důvodu jsou do posuzování zapojeny jednak ČVUT Praha a VUT Brno a dále Vysoká škola ekonomická v Praze (IEEP, Institut pro ekonomickou a ekologickou politiku při Národohospodářské fakultě), IREAS Centrum s.r.o., Praha, G–Consult, spol. s r.o., Ostrava, ECON s.r.o., Praha a AQD – envitest, s.r.o., Klimkovice. Ve druhé etapě programu byl – na rozdíl od I. etapy – umožněn vstup obcí a měst (jako „navrhovatelé“) navrhováním vlastních protipovodňových opatření, která považovaly za podstatné a nebyly řešeny systémovými projekty správců vodních toků (kteří se orientovali na efekty pro určitou část povodí nebo vodního toku a nikoli na lokální, bodový efekt. Cílem bylo dosáhnout určité synergie řešení lokálních s opatřeními rozsáhlejšího dopadu. A právě zde se podmínky vyžadované EIB extrémně osvědčují: nelze vynakládat vyšší výdaje na protipovodňová opatření, než je hodnota ochráněného majetku. Zpracované metodické postupy kolektivu specialistů z ČVUT Praha a VUT Brno – stejně jako celý přístup k řešení technické protipovodňové ochrany – je vedením EIB velmi oceňován a je doporučován k využití i v dalších zemích, kde se EIB podílí na financování protipovodňové ochrany. II. etapa Programu prevence před povodněmi končí v roce 2013 a v tabulce 2 je přehled o průběhu realizace dotovaných akcí. Vyhodnocení jejich efektů (srovnatelně s výsledky z I. etapy) bude provedeno po dokončení programu. V rámci celého programu 129 120 bylo k 31. 5. 2012 administrováno celkem 515 akcí, z toho 262 akcí bylo vyhodnoceno a do konce roku 2011 stavebně dokončeno 192 opatření. 196 Tab. 2 Přehled průběhu realizace dotovaných akcí v rámci Programu prevence před povodněmi II Název ukazatele Jednotka Vybudovaný parametr 129 122 Podpora protipovodňových opatření s retencí Retenční objem mil. m3 34,437 3 Celkový objem mil. m 0,253 Délka ochranné hráze m 595,1 Délka úpravy/stabilizace toku m 14 Délka rekonstruované hrany bezpečnostního přelivu m 36 129 123 Podpora protipovodňových opatření podél vodních toků Délka ochranné hráze m 76 860,45 Délka úpravy stabilizace toku m 129 955,3 Délka odlehčovacího koryta/štoly m 7 335,18 Délka mobilní stěny m 4 325,1 Délka rekonstruovaného úseku hráze m 10 872,25 3 Retenční objem pro zachycení splavenin tis. m 47,819 129 124 Podpora zvyšování bezpečnosti vodních děl Délka hrází včetně rekonstruovaných hrází m 1 337 Délka bezpečnostního přelivu m 178,655 (včetně rekonstruovaných) 129 125 Podpora vymezování záplavových území a studií odtokových poměrů Délka řešeného úseku toku km 1 850,196 Rovněž Program Podpora obnovy, odbahnění a rekonstrukce rybníků a výstavby vodních nádrží probíhající paralelně má dvě etapy. První dokončená v roce 2007, druhá probíhá do roku 2013. Od počátku programu se k 25. 6. 2012 administruje 262 akcí. Stručné shrnutí vložených finančních prostředků obsahuje tabulka 3, přičemž údaje do roku 2011 jsou skutečnosti a za roky 2012–2013 předpoklady v mil. Kč. Tab. 3 Přehled skutečného čerpání v období 2007–2011 a předpoklad čerpání finančních zdrojů programu 129 120 v letech 2012–2013 (v mil. Kč) Zdroj 2007 2008 Úvěr od EIB FNM *) Státní rozpočet Celkem dotace - 19,0 400,0 419,0 Vlastní, příp. jiné zdroje 8,2 Celkem 8,2 2009 2010 2011 2012–2013 Celkem 368,6 90,0 160,0 618,6 410,5 120,0 0,0 530,5 459,1 39,9 21,0 520,0 761,8 31,0 319,0 1 111,8 2 000,0 299,9 900,0 3 199,9 98,9 141,5 128,8 84,0 338,7 800,1 517,9 760,1 659,3 604,0 1 450,5 4 000,0 Pozn.: *) Výnosy z privatizací, novelou zákona č. 178/2005 Sb., o zrušení Fondu národního majetku České republiky a o působnosti Ministerstva financí při privatizaci majetku České republiky (zákon o zrušení Fondu národního majetku). 197 V průběhu přípravy a realizace technických protipovodňových opatření trvale probíhají diskuse se zastánci tzv. „přírodě blízkých opatření“ – tedy opatření, která mají vést ke zvýšení retence vody v půdním profilu příslušného povodí, k retardaci odtoků srážkových vod z povodí úpravou hospodaření v krajině nebo k umožnění neškodných „rozlivů“ v údolních nivách. Dalším požadovaným opatřením jsou citlivé (revitalizační) úpravy koryt vodních toků (zejména meandrování) a mnohá z těchto opatření poslouží jako kompenzace změn, které nepříznivě zapůsobí na realizování technických opatření. Jak již bylo opakovaně v odborné literatuře prokázáno, zvýšení retence v povodí (v půdním profilu) má své limity a může pozitivně působit za určitých situací (např. bez zámrzu povrchu půdy, mimo opakované srážkové epizody) a navíc vliv se promítá pouze pro malé povodně – s pravděpodobným výskytem do 10–20 let (Q10–Q20). Jejich zavádění však může výrazně ovlivnit rozsah eroze při odtocích ze svažitých terénů, což je velmi žádoucí pozitivní přínos. Volání po možných „rozlivech“ je bezpochyby správné – problémem zůstává, že téměř stoletá absence velkých povodní na území ČR vedla k rozvoji zástavby v údolních nivách – a to často bez ohledu na známou záplavovou zónu (byť nebyly tyto zóny až do povodní v r. 1997 a 2002 příliš identifikovány). O to více zaráží, že nyní obce a města často brání stanovení záplavových území s odkazem na „omezení stavebního rozvoje v územních plánech“. To je ovšem z hlediska omezování povodňových škod a výdajů na protipovodňovou ochranu kontraproduktivní diskuse. Přestože historická zástavba v údolní nivě nenabízí příliš možností k otevření rozlivů (zejména když vymístění zástavby je prakticky neproveditelné a ekonomické náklady nejsou vesměs rozhodujícím činitelem) je určitým řešením realizování suchých nádrží (poldrů), do kterých lze „řízeným rozlivem“ část povodňových objemů vody zachytit a po odeznění hlavní povodňové vlny je postupně vypustit. Jejich výstavba sice naráží na obtížné vypořádání majetkoprávních vztahů, jsou určitou možností technického řešení, které životnímu prostředí (spíše přírodní situaci v povodí) „škodí“ nejméně. O údržbu poldru jako vodního díla je však nutno trvale pečovat, aby byl spolehlivě připraven k zachycení významných objemů povodňové vlny bez nebezpečí poruchy – což je obdobné riziko jako v případě instalace mobilního hrazení, které vytváří ochranu v intravilánech měst a obcí. Využití kombinace technických a přírodě blízkých opatření je bezpochyby vhodné a žádoucí, i když realizovaná řešení mají omezené dopady na snížení rozsahu větších povodní. Ukázkou jsou dva připravované systémové projekty – řešení protipovodňové ochrany v povodí horní Opavy (přehradní nádrž Nové Heřminovy a doprovodná opatření) a v povodí horní Bečvy (úpravy vodního toku s navazující výstavbou poldru Teplice). Nicméně finanční náklady jsou v uvedených případech téměř dvojnásobkem nákladů na pouze technické opatření – což samozřejmě představuje značnou barieru přístupů, zejména v současné ekonomické situaci v Evropě. Je však nezvratitelnou skutečností, že rozhodující efekty na omezení povodňových škod mají opatření technická, která lze vesměs výrazně rychleji realizovat, než opatření „přírodě blízká“. I když u technických projektů se problémy s majetkoprávním vypořádáním rovněž objevují, avšak obvykle jsou rozsahem potřebných pozemků výrazně menší. Další zdržení v realizaci představuje – paradoxně – také novela zákona o veřejných zakázkách, který otevřel větší prostor pro odvolací procesy – a tím zdržení výběru dodavatelů podstatně prodlužují zahájení prací. S ohledem na veškeré uvedené skutečnosti a zkušenosti s programem financování protipovodňových opatření připravuje Ministerstvo zemědělství III. etapu Programu prevence před povodněmi, která se orientuje zejména na zvýšení retence v povodích – pokud lze, tak nově pořízenými akumulacemi – v poldrech a nádržích (ve stávajících úpravou ovládacích 198 prvků vodních děl a možností managementu povodňového průběhu). Záměr této III. etapy byl předložen k projednání ve vládě ČR (v době uzávěrky sborníku jednání ještě neproběhlo). Je však třeba očekávat pozitivní přístup a schválení přípravy tak, aby od roku 2014 zkvalitnění protipovodňové ochrany technickými opatřeními dále pokračovalo. Z rozvahy o nutnosti protipovodňová technická opatření rozvíjet, která byla vytvořena v roce 2006 v souvislosti s rozsáhlou jarní povodní, vyplynulo, že celkově je třeba cca 50 mld. Kč – z čehož cca polovina bude již pokryta do r. 2013. Druhá polovina, tedy 25 mld. Kč, se předpokládá v koncepci Ministerstva zemědělství pokrýt ve dvou dalších etapách – v navrhované III. v letech 2014–2020 a poté v období 2021–2027. V těchto případech bude také zajištěna vazba na tzv. „povodňovou“ směrnici ES (2007/60/ES), což úzce souvisí s procesem plánů oblastí povodí podle požadavků Rámcové směrnice vodní politiky (2000/60/ES), které mají pokrýt nejenom zlepšení stavu ekosystémů, ale také zajistit ochranu před hydrologickými extrémy. Z pohledu Ministerstva životního prostředí je na opatření přírodě blízká údajně zapotřebí pro období 2014–2027 rovněž 25 mld. Kč – a zde spoléháme především na dostupnost fondů ES, které by k takovému účelu byly vhodné. Závěrem je třeba zdůraznit, že k prioritám prevence povodní patří včasná a správná předpověď srážkových událostí a následujících odtokových poměrů v jednotlivých povodích. Zajištění a šíření těchto informací má na starosti Český hydrometeorologický ústav ve spolupráci se správci povodí – státními podniky Povodí. Šíření těchto informací zabezpečují v současnosti internetové prezentace informací o průtocích, srážkách, manipulacích na vodních nádržích, a to na adrese www.voda.gov.cz a na internetových stránkách ČHMÚ a státních podniků Povodí. Přímou aktivitu za povodně zařizují povodňové komise, Hasičský záchranný sbor, sbory dobrovolných hasičů, pracovníci správců vodních toků (státní podniky Povodí a Lesy ČR). V období mimo povodeň (= období před další povodní!) nutně probíhá realizace efektivních technických protipovodňových opatření, podporovaných z programů Ministerstva zemědělství, souběžně anebo postupně doplněných i „přírodě blízkými opatřeními“ s podstatnými přínosy pro omezení eroze, zvýšení retence i retardace srážkových vod v území jsou pro stav krajiny v povodích a pro charakter odtokových poměrů velmi prospěšné. Kontakty na autory 1. RNDr. Pavel Punčochář, CSc., vrchní ředitel Sekce vodního hospodářství Ministerstva zemědělství, Těšnov 17, 117 05 Praha 1, e-mail: [email protected] 2. Ing. Naděžda Kozlová, vedoucí Oddělení protipovodňových opatření Ministerstva zemědělství, Těšnov 17, 117 05 Praha 1, e-mail: [email protected] 199 PODPORA OPATŘENÍ V OCHRANĚ PŘED POVODNĚMI Hana R ANDOVÁ 1 , Josef R EID INGER 2 Abstrakt Ochrana před povodněmi nemůže být nikdy absolutní a její úroveň je dána nejen finančními možnostmi státu a chráněných subjektů, ale i efektivností možných protipovodňových opatření. U větších toků budou převažovat spíše protipovodňová opatření na vodních tocích a jeho okolí, ale na menších tocích, kde je hlavní nebezpečí z přívalových povodní, se budou hledat a budou převažovat i další opatření. Bude se jednat o kvalitní předpovědní povodňovou službu, lokální hlásné a varovné systémy, kvalitní povodňové plány a v neposlední řadě i rozumná činnost v oblastech náchylných ke vzniku povodní. Významnou úlohu v ochraně před povodněmi má i objektivní vyhodnocení povodňových událostí, vhodně nastavená legislativní pravidla a objektivní hodnocení povodňových rizik. Referát je zaměřen především na současný stav možností financování výše uvedených opatření. Podpora opatření v gesci MŽP v minulých letech Mimořádné povodně v červenci 1997 se staly impulsem k zahájení nové etapy spolupráce Ministerstva životního prostředí s Ministerstvem zemědělství a odbornými subjekty (státní podniky Povodí, ČHMÚ, VÚV T.G.M., VD-TBD a další). V první řadě byla komplexně vyhodnocena pod vedením MŽP tato katastrofální povodeň 20. století (60 obětí na životech a 62,6 mld. Kč povodňových škod) a výsledky včetně doporučení byly publikovány. Hned v následujícím roce 1998 postihly povodňové události východní Čechy (10 obětí na životech a škody 1,8 mld. Kč). Proto Ministerstvo životního prostředí ve spolupráci s Ministerstvem zemědělství zpracovalo Strategie ochrany před povodněmi na území ČR, která byla schválena vládním usnesením č. 382 ze dne 19. dubna 2000. Jednalo se především o věcně politický dokument, který zohledňuje existující legislativní, organizační, technická a ekologická hlediska, formuluje další možná a nezbytná opatření a vytváří rámec pro definování konkrétních programů prevence před povodněmi. Strategie je zaměřena na oblast prevence a souběžně na připravovaná systémová opatření k řízení činností při výskytu povodní a k obnově postižených území. Strategie byla doplněna v rámci Plánu hlavních povodí, který byl přijat dne 23. května 2007 usnesením vlády č. 562 a návazně v Koncepci řešení problematiky ochrany před povodněmi v České republice s využitím technických a přírodě blízkých opatření, která byla dne 10. listopadu 2010 přijata usnesením vlády č. 799. Ve vazbě na výše uvedenou Strategii byl formulován základní soubor programů protipovodňových opatření v gesci jednotlivých resortů v materiálu „Záměry tvorby programů prevence před povodněmi“, který vláda vzala na vědomí svým usnesením č. 897 ze dne 13. září 2000. Věcná náplň a struktura jednotlivých programů prevence před povodněmi je v současné době svěřena do působnosti Ministerstva zemědělství, Ministerstva životního prostředí, Ministerstva dopravy a Ministerstva vnitra. V gesci Ministerstva životního prostředí byl schválen v roce 2003 Program podpory prevence v územích ohrožených nepříznivými klimatickými vlivy. Po 5 letech trvání byl v roce 2007 ukončen. V rámci programu byl podpořen hlásný systém povodňové ochrany (celková revize hlásných profilů kategorie A a B, automatizace vodoměrných stanic v hlásných profilech kategorie A, zajištění spolehlivého přenosu dat do příslušných operativních center, zlepšen systém hydrologických předpovědí, jejich spolehlivosti a prodloužení předstihu jejich vydání, rozšířena prezentace informací hlásné a předpovědní povodňové služby na Internetu, včetně informací o srážkách a povodňových předpovědí). 200 Dále bylo zpracováno 63 mapových listů Map záplavových území 1 : 10 000 a jako alternativa Atlasy záplavových map pro 47 vodních toků. Finančně bylo podpořeno vyhodnocení povodní v roce 2002 a 2006 včetně publikování výsledků. Součástí programu bylo i řešení svahových nestabilit především na Moravě po povodních v roce 1997. Podpora opatření v gesci MŽP v současnosti Od roku 2009 je pro zlepšení systému povodňové služby, mapování povodňových rizik, projektování a realizaci přírodě blízkých protipovodňových opatření využíván Operační program Životní prostředí (dále jen „OPŽP“). V období 2009–2013 se předpokládá plné využití prioritní osy 1 (Zlepšování vodohospodářské infrastruktury a snižování rizika povodní) v oblasti podpory 1.3 - Omezování rizika povodní v objemu cca 100 mil. EUR a částečné využití prioritní osy 6 - Zlepšování stavu přírody a krajiny v oblasti podpory 6.4 Optimalizace vodního režimu krajiny, kde se předpokládá celkový objem finančních prostředků ve výši cca 250 mil. EUR. Zájem čerpání z oblasti podpory 1.3 Omezování rizika povodní se postupně s každou výzvou významně zvyšuje díky propagaci, podpůrným dokumentům a odborným seminářům, ve srovnání s první otevřenou výzvou je počet podaných a podpořených žádostí v posledních 2 výzvách desetinásobný, zejména v podoblasti podpory Zlepšení systému povodňové služby a preventivní povodňové ochrany. Alokace je dostatečná na pokrytí zájmu. Oblast podpory 6.4 je vzhledem k vysokému zájmu již od prvních výzev a výrazně větší finanční náročnosti podporovaných strukturálních opatření vyčerpána. Podrobnosti jsou uvedeny dále v samostatné části. Z oblasti podpory 1.3 se předpokládá ještě financování třetí fáze implementace povodňové směrnice (2007/60/ES); tj. dokumentace oblastí s potencionálně významným povodňovým rizikem a plány pro zvládání povodňových rizik. Dále se předpokládá podpora projektů modernizace hlásných systémů správců povodí a ČHMÚ. V období 2009–2011 byl v rámci Technické pomoci OPŽP podpořen rozvoj povodňového informačního systému POVIS a metodická podpora zajištění oblasti lokálních výstražných a varovných systémů, digitálních povodňových plánů a mapování povodňových rizik. Probíhalo informování a školení odborné i laické veřejnosti o povodňové problematice. Bylo finančně podpořeno nové zpracování metodického pokynu pro hlásnou a předpovědní povodňovou službu (Věstník MŽP č. 12/2011). Dále bylo podpořeno komplexní vyhodnocení významných povodní v květnu a červnu 2010 včetně jejich publikování. Náklady na tyto práce byly plně hrazeny z Technické podpory OPŽP v celkové výši 8 880 tis. Kč. Komplexní vyhodnocení dalších významných povodní v roce 2009 a v srpnu 2010 bylo hrazeno prostřednictvím MŽP ze státního rozpočtu. Výsledky vyhodnocení jsou dobrý pokladem pro zhodnocení efektivity a účelnosti prostředků vynakládaných na prevenci a ochranu před povodněmi, stejně jako na přípravu dalších opatření. Kromě výše uvedeného je MŽP také příjemcem podpory pro projekty nadnárodní spolupráce Operační program Střední Evropa. Je partnerem ve dvou projektech zaměřených na přeshraniční prevenci a ochranu před povodněmi v povodí Labe a Dunaje (na území ČR Moravy a Dyje) – v projektech LABEL (2009–2012) a CEframe (2010–2013). V rámci obou projektů jsou zpracovávané studie, metodické a strategické materiály s využitím znalostí a zkušeností všech mezinárodních partnerů projektů. Náklady na projekty jsou z 85% hrazeny z ERDF. V projektu LABEL by během tří let měly být provedené práce v hodnotě 4,3 milionů eur, z toho 0,2 milionu eur v realizaci MŽP na české straně mezinárodního povodí Labe. V projektu CEframe by během tří let měly být provedené práce v hodnotě 3,5 milionů eur, z toho 0,5 milionu eur v realizaci MŽP na české straně hraničního povodí řeky Moravy a Dyje. 201 Konkrétní protipovodňová opatření podporovaná v rámci OPŽP Oblast podpory 1.3 – Omezování rizika povodní V oblasti podpory 1.3 Omezování rizika povodní OPŽP bylo v letech 2009–2011 vynaloženo 1,5 mld. Kč a je podpořena realizace opatření v celkových nákladech 2,8 mld. Kč. Další opatření lze podpořit v plánovaných výzvách až do výše celkové alokace 4 mld. Kč. Byly a jsou podporovány následující typy projektů: Podoblast podpory 1.3.1 - Zlepšení systému povodňové služby a preventivní povodňové ochrany Tvorba digitálních povodňových plánů včetně naplňování sdílených databází Povodňového informačního systému POVIS a budování lokálních výstražných a varovných systémů: - v období 2009–2011 bylo ve výzvách podpořeno nebo navrženo na podporu: 210 projektů v celkové finanční částce 1 118 milionů. Kč; z toho se již realizuje 81 v celkových nákladech 400 milionů Kč, - v současnosti je dokončeno 22 projektů v celkových nákladech 66 milionů Kč. Příjemcem podpory jsou samosprávy od úrovně obcí po krajské úřady a dobrovolné svazky obcí. Cílem projektů je zlepšení připravenosti povodňových orgánů obcí na možnou povodeň. V rámci projektů jsou zpracovávány digitální povodňové plány, prostřednictvím těchto povodňových plánů jsou rozšiřovány veřejně sdílené informace v Povodňovém informačním systému – POVIS. Dále jsou zřizovány pomocné hlásné profily pro sledování hladiny v rizikových vodních tocích a srážkoměry pro výstrahu před přívalovou povodní. Systémy varování a informování obyvatel jsou řešeny především prostřednictvím místních bezdrátových rozhlasů a elektronických sirén s napojením na Jednotný systém varování a vyrozumívání. Byly podpořeny projekty ze všech krajů ČR, všech úrovní žadatelů. Tvorba map povodňového nebezpečí a povodňových rizik: - v období 2009–2011 bylo ve výzvách podpořeno nebo navrženo na podporu 11 projektů v celkové finanční částce cca 181 milionů Kč; z toho se již realizuje 10 projektů v celkových nákladech 159 milionů Kč, V rámci projektů probíhá mapování povodňových rizik podél 3000 km úseků vodních toků, kde bylo identifikováno potenciálně významné povodňové riziko podle předběžného vyhodnocení povodňových rizik v ČR v souladu s povodňovou směrnicí (2007/60/ES) podle jednotné metodiky. Cílem je prevence a postupné snižování povodňových rizik a potenciálních povodňových škod na území ČR. Mapové výstupy budou veřejně přístupné v připravovaném datového skladu (provozovatel ČHMÚ). Výstupy budou podkladem pro zpracování plánů pro zvládání povodňových rizik. Protože povodňové riziko je v mapách řešeno ve vazbě na územní plány obcí, budou mapy jedním z hlavních nástrojů k informování veřejnosti i k řešení nevhodného využití území v povodňovém riziku. Budování, rekonstrukce a modernizace systémů předpovědní povodňové služby a hlásné povodňové služby, varovných a vyrozumívacích systémů: - v období 2009–2011 bylo ve výzvách podpořeno nebo navrženo na podporu 9 projektů v celkové finanční částce 395 milionů Kč; z toho se již realizují 4 projekty v celkových nákladech 195 milionů Kč. 202 - v současnosti jsou dokončeny 2 projekty v celk. nákladech 144 milionů Kč. Jedná se o projekty, kde jsou žadateli např. Český hydrometeorologický ústav, Povodí Odry, s.p., Povodí Ohře, s.p., Krajská ředitelství Hasičského záchranného sboru, Správa železniční dopravní cesty, Ředitelství silnic a dálnic ČR. Cílem projektů je podpora státních monitorovacích, výstražných, varovných a vyrozumívacích systémů, které mají úzkou vazbu na zvládání povodňových situací v ČR. Součástí všech projektů je také vhodné rozšíření informací dostupných v Povodňovém informačním systému POVIS, případně sdílení informací s jinými systémy, např. databázemi HZS ČR a pod. Podpora zpracování podkladů, podkladových analýz, digitálních mapových podkladů pro realizaci vybraných protipovodňových opatření včetně přírodě blízkých protipovodňových opatření na tocích, v nivě i v ploše povodí (vazba na realizaci cílů 1.3.2. a 6.4) s vazbou na povodňovou ochranu a plány oblasti povodí: - v období 2009–2011 bylo ve výzvách podpořeno nebo navrženo na podporu 74 projektů v celkové finanční částce 434 milionů Kč; z toho se již realizuje 51 projektů v celkových nákladech 396 milionů Kč; - v současnosti jsou dokončeny 4 projekty v celkových nákladech 10 milionů Kč. Cílem podpořených projektů je dokumentační příprava strukturálních protipovodňových opatření, jejichž realizaci lze následně podpořit v podoblasti podpory 1.3.2, v oblasti podpory 6.4 nebo v rámci jiných podpor a programů. V rámci této části podpory jsou financovány studie pro realizaci souboru technických a přírodě blízkých protipovodňových opatření v povodí podle Strategie ochrany před povodněmi pro území České republiky ve všech prioritních povodí - Opavy, Bečvy, Dyje, Svratky, Nežárky, Dědiny a Ploučnice v souladu s Plánem hlavních povodí ČR. Informace a materiály k podoblasti podpory 1.3.1 Zlepšení systému povodňové služby a preventivní protipovodňové ochrany jsou zveřejňovány v POVIS (www.povis.cz / Ke stažení / Oblast podpory 1.3.1). Podoblast podpory 1.3.2 - Eliminace povodňových průtoků systémem přírodě blízkých protipovodňových opatření Podpora úpravy koryt a niv s vlivem na povodňovou ochranu prováděná přírodě blízkým způsobem, realizace opatření podporující přirozený tlumivý rozliv povodní v nivách a retenci srážkových vod formou tzv. biotechnických opatření (např. průlehy), v současně zastavěných územích obcí, dále podpora výstavby poldrů nebo soustavy poldrů o celkovém objemu nad 50 000 m3 s revitalizací toků a niv v zátopě - v období 2009–2011 bylo ve výzvách podpořeno nebo navrženo na podporu 18 projektů v celkové finanční částce 653 milionů Kč; z toho se již realizuje 9 projektů v celkových nákladech 306 milionů Kč; - v současnosti jsou dokončeny 2 projekty v celkových nákladech 31 milionů Kč. Cílem projektů je realizovat opatření navržená ve studiích z OP 1.3.1 a dalších opatření splňujících podmínky podpory. Tato podoblast podpory se však potýká s problémy zajištění pozemků pro realizace náročné na plochu. Vypořádání souhlasu všech vlastníků dotčených pozemků či majetkových práv časově přesahuje programové období. Problémem je také výše spolufinancování nákladných investičních opatření příjemcem podpory (např. samosprávou). 203 Přehled vybraných investičních akcí realizovaných v letech 2009–2011: „Varovný systém ochrany před povodněmi pro obce Broumovska“, příjemcem dotace bylo Dobrovolné sdružení obcí Broumovsko a celkové náklady byly 9 075 tis. Kč. V rámci projektu byl vytvořený lokální výstražný a varovný systém na několika vodních tocích mikroregionu, jehož hlavními prvky jsou automatické pomocné hlásné profily a místní bezdrátové rozhlasy. Projekt je dokončen. „Digitální Povodňový plán Moravskoslezského kraje jako součást Krizového plánu Moravskoslezského kraje a modernizace Jednotného systému varování a vyrozumění na území MSK ohroženém povodněmi“, příjemcem dotace je Hasičský záchranný sbor Moravskoslezského kraje a předpokládané celkové náklady jsou 23 330 tis. Kč. V rámci projektu je prováděno propojení a doplnění Digitálního povodňového plánu Moravskoslezského kraje s krizovým plánem MSK a dále probíhá modernizace JSVV, zejména se jedná o doplnění elektronických sirén a systémových prvků. Projekt je v realizaci. „Zlepšení systému povodňové služby v Plzeňském kraji“, příjemcem dotace je Plzeňský kraj a předpokládané celkové náklady jsou 22 675 tis. Kč. V rámci projektu se aktualizuje a rozšiřuje digitální povodňový plán Plzeňského kraje a dále se zřizuje síť automatizovaných srážkoměrných stanic a pomocných hlásných profilů na vodních tocích v kraji, vše ve spolupráci s pobočkami ČHMÚ a Povodí Vltavy s.p. Projekt je v realizaci. „Modernizace systému Měření, Modelování a Předpovědí povodňové služby ČR“, příjemcem dotace je ČHMÚ a předpokládané celkové náklady jsou 132 453 tis. Kč. V rámci projektu byl obnoven supervýkonný výpočetní systém, který slouží k zajištění předpovědní meteorologické a hydrologické služby ČHMÚ, dále byly pořízeny přístroje pro sledování atmosféry a hydrosféry jako jsou wind profilery, meteorologické radary, ADCP. Byla provedena automatizace vybraných měřících stanic a hlásných profilů na vodních tocích. Projekt se dokončuje. „Studie vyhodnocení a zvládání povodňových rizik na řece Odře v úseku BohumínPolanka“, příjemcem podpory bylo Povodí Odry s.p. a v nákladech 2,2 milionů Kč bylo vytvořeno 14 map povodňového nebezpečí, ohrožení a rizika v úseku s významným povodňovým rizikem v měřítku 1:10 000. Nové přesné mapy rozlivů již byly využity při povodních v květnu 2010. Projekt je dokončen. „Zvýšení ochrany sídel v povodí Ploučnice před povodněmi - studie proveditelnosti“, příjemcem podpory bylo Povodí Ohře s.p. a v nákladech 6,8 milionů Kč byla zpracována studie proveditelnosti pro komplexní protierozní a protipovodňová opatření v prioritním povodí Ploučnice řešená z části přírodě blízkým způsobem. Projekt je dokončen. „Stařeč - suchý poldr v trati Horní louky“, příjemcem podpory byl městys Stařeč. Byl vybudován suchý poldr v katastru obce za účelem snížení povodňových průtoků, v celkových nákladech 15 797 tis. Kč. Projekt je dokončen. Oblast podpory 6.4 – Optimalizace vodního režimu krajiny V letech 2009–2011 byla realizována opatření v rámci Prioritní osy 6, oblasti podpory 6.4 za 1,5 mld. Kč a dále podpořena nebo doporučena k realizaci opatření v celkové částce 5,95 mld. Kč. Alokace pro OP 6.4 je téměř vyčerpána. V rámci této oblasti podpory byla podpořena opatření s nepřímou vazbou na prevenci a ochranu před povodněmi, jakými jsou rekonstrukce, obnova a odbahnění vodních nádrží a rybníků včetně rekonstrukce výpustných zařízení a bezpečnostních přelivů, dále opatření proti 204 vodní erozi, obnova území pro přirozený rozliv povodní, obnova mokřadů, revitalizace vodních toků a niv. Podpora opatření příznivých z hlediska krajinné a ekosystémové diverzity vedoucí ke zvyšování retenční schopnosti krajiny, ochraně a obnově přirozených odtokových poměrů a k omezování vzniku rizikových situací, zejména povodní - Optimalizace vodního režimu krajiny, zpracování studií podélných revitalizací toků a niv, opatření proti vodní erozi. - v období 2009–2011 bylo ve výzvách podpořeno nebo navrženo na podporu 941 projektů v celkové finanční částce 5,95 miliardy Kč; z toho se již realizuje 762 projektů v celkových nákladech 4,56 miliardy Kč; - v současnosti je dokončena realizace u 313 projektů v celkových nákladech 1,5 miliardy Kč. Přehled vybraných investičních akcí realizovaných v letech 2009–2011: „Vodní nádrž "Bouňovec", k.ú. Třebelovice“, příjemcem podpory je obec Třebelovice a celkové náklady jsou 4 291 tis. Kč. Účelem projektu bylo vybudování průtočné vodní nádrže na levostranném přítoku Bihanky. Tato nádrž akumuluje průtoky a nově vytvořené výpustné zařízení zajišťuje vhodnou manipulaci s hladinami. Bezpečnostní přeliv zajišťuje bezpečné převedení povodňových průtoků. Vytvořená litorální zóna, stejně jako mokřad a tůně zajistilo rozšíření druhové diverzity mokřadních společenstev. Projekt dokončen. „Vodní nádrže U tří tůní“, příjemcem podpory je Jan Chleboun a celkové náklady jsou 4 856 tis. Kč. Předmětem podpory byla výstavba dvou vodních nádrží v k.ú. Zvěrkovice. V rámci realizace akce byly vybudovány vodní nádrže se zemními hrázemi, výpustnými zařízeními a bezpečnostními přelivy. Byla vytvořena vodní tůň a došlo k úpravám litorálních zón a otevření zatrubněného bezejmenného pravostranného přítoku říčky Nedveky. V okolí vodní nádrže byly vysázeny doprovodné dřeviny. Projekt dokončen. „Revitalizace Bílovky v CHKO Poodří“, příjemcem podpory je Povodí Odry s.p. a celkové náklady jsou 58 899 tis. Kč. Předmětem podpory je revitalizace vodního toku Bílovky v CHKO Poodří v k.ú. Studénka nad Odrou, Jistebník. V rámci realizace akce je revitalizováno koryto toku Bílovky včetně výsadeb a tůní. Projekt v realizaci. Kontakty na autora 1. Ing. Hana Randová, Ministerstvo životního prostředí, Vršovická 65, 100 10 Praha 10, e-mail: [email protected] 2. Ing. Josef Reidinger, Ministerstvo životního prostředí, Vršovická 65, 100 10 Praha 10, e-mail: reidinger @mzp.cz 205 VÝZNAMNÉ JIHOČESKÉ RYBNÍKY A POVODNĚ Hana ZAHRADNÍKOVÁ Abstrakt Jižní Čechy jsou krajem rybníků. Jsou zde rybníky historické i nové, velké i malé, známé i neznámé. Všechny rybníky mají společné to, že je nevytvořila příroda, ale lidé. Za velkých povodní, které protekly Jihočeským krajem za posledních 10 let, jsme na ně, zejména na ty největší, hleděli s obavami i nadějemi zároveň. Míra bezpečnosti rybníků za povodní odpovídá jejich technickému stavu a povodni, která rybníky ohrožuje. Co jsme schopni dělat pro to, aby obavy z rybníků za povodní byly v budoucnosti menší? Pohled do historie velkých jihočeských rybníků Stačí letmý pohled na mapu a vidíme: Blatensko, Lnářsko, Písecko, Vodňansko, Táborsko, Veselsko, Českobudějovicko, Novohradsko, Třeboňsko, Novobystřicko a Jindřichohradecko - rybníky, rybníky a zase rybníky. Stáří významných jihočeských rybníků je z dnešního pohledu úctyhodné – nejstarší mají přes 600 let, mladší rybníky Štěpánka Netolického, Mikuláše Ruthardta z Malešova a Jakuba Krčína jsou o cca 150 až 100 let mladší. První velké jihočeské rybníky se stavěly již za vlády Karla IV. (Bošilecký 1355, Dvořiště 1367), poté vznikaly rybníky Štěpánka Netolického (po roce 1500 např. Horusický, Opatovický, Kaňov, Záblatský, Ponědražský), nato rybníky Mikuláše Ruthardta z Malešova (po roce 1550 např. Staňkovský, Kačležský a Hejtman na Koštěnickém potoce), potom následovaly rybníky Jakuba Krčína, jako např. Svět - 1571, Spolský, Potěšil nebo Rožmberk – založený v roce 1584. Kromě těchto rybníků je ale vhodné připomenout i další, například na Novohradsku Žár (první zmínky 1221, rozšíření do dnešní rozlohy 1358), na Jindřichohradecku Krvavý (první zmínky 1255, rozšíření do dnešní podoby 1572) nebo Vajgar (zmiňován písemně v roce 1399), na Táborsku Jordán 1492, na Českobudějovicku např. Bezdrev 1492 a Dehtář v polovině 16. století, na Novobystřicku Osika v 16. století. [1] Povodeň? Ne, povodně! Ač nám historické povodně i neúprosné statistické údaje o velkých vodách říkají, že povodně byly, jsou a budou, přesto jsme byli alespoň ve druhé polovině 20. století velkých povodní ušetřeni a někteří z nás byli tehdy možná i ukolébáni představou, že jsme poručili větru a dešti a povodně už tudíž nebudou. Ale příroda nás hodně rychle na přelomu tisíciletí začala z našeho omylu vyvádět. Poprvé jsme šok z velkých povodní v roce 1997 na Moravě my v jižních Čechách zažívali především zprostředkovaně a možná jsme se i uklidňovali tím, že už tu „velkou vodu“ máme za sebou. Ale pak přišel deštivý srpen 2002 a my jsme žasli nad mocí přírody a skoro bezmocí nás lidí. První vlnu jsme jakž takž zvládli, jenže druhá vlna nám dala co proto. Všechna média tehdy informovala o protrženém jihočeském Metelském rybníku na řece Lomnici nad obcí Metly a o spoušti, kterou za sebou průlomová vlna nechávala. Možná už nám tolik v paměti neutkvěl rybník Melínský, jehož protržením všechno začalo, ani rybníky Veský a Zámecký ve Lnářích, které sice odolaly, ale vzdušní svahy jejich hrází byly silně erodovány, ani rybníky Podhájský ve Lnářích a Hořejší a Dolejší ve Tchořovicích, které se také protrhly. Naštěstí v plochém a širokém území pod Tchořovicemi došlo k výraznému zploštění průlomové vlny a tím se částečně zmírnily následky této zvláštní povodně v Blatné, která si tehdy „užila“ i 206 zvláštní povodeň na Závišínském potoce, na němž se protrhly hráze rybníků Luh, Velkého Bělčického a Pustého. Pozornosti médií tehdy neunikla ani třeboňská rybniční soustava a Lužnice, a to zejména při druhé vlně dešťových srážek po protržení Novořecké hráze a po vzniku průrvy v hrázi pískovny Cep u Majdaleny, kdy se veškerá voda z Lužnice nekontrolovaně valila na rybník Rožmberk, který i přes značné problémy tuto povodeň ustál. Kulminační bilanční přítok na Rožmberk byl odhadován na téměř 700 m3/s a maximální odtok z něj byl odhadován na 270 m3/s. Samotný Rožmberk zadržoval cca 70 mil. m3 vody [2]. Současně je uváděno, že celá třeboňská rybniční soustava zadržela nad normální stav až 150 mil. m3 vody, což znamenalo zdržení povodně na řece Lužnici asi o 68 hodin, které jistě mělo i pozitivní dopad na vývoj povodně v Praze. Když už jsme se z této opravdu extrémní povodně vzpamatovali a odstranili většinu povodňových škod, přišlo v polovině března 2006, kdy byla většina území přikryta mohutnou sněhovou peřinou, takové oteplení, že jsme zase zápasili s povodní, tentokrát zimní. I tehdy byly zjištěny problémy na Novořecké hrázi, ale díky jejich včasnému odhalení obsluhou vodního díla byly okamžitě zahájeny zabezpečovací práce na sanaci poruchy, takže naštěstí k protržení Novořecké hráze nedošlo a Rožmberk byl před neřízeným přítokem vody z Lužnice tentokrát ochráněn. Kulminační bilanční přítok na Rožmberk byl odhadován na 160 m3/s a maximální odtok z něj byl 85 m3/s. Rožmberk tehdy zachytil cca 23 mil. m3 vody [3]. A aby té velké vody nebylo málo, vyzkoušeli jsme si na přelomu června a července 2009 ještě další povodeň, tentokrát způsobenou extrémními přívalovými srážkami s bouřkami. Tehdy nebyly výrazné problémy s velkými rybníky, kulminační bilanční přítok na Rožmberk byl odhadován na 40 m3/s a při kulminaci nebylo dosaženo kóty bezpečnostního přelivu. Rožmberk při této povodni zachytil cca 5 mil. m3 vody [4]. Dost ale zazlobily některé malé rybníky, například došlo k opakovanému přelití hráze Bohunického rybníka nad Bohunicemi na Prachaticku a prováděly se na něm zabezpečovací práce s cílem odvrátit protržení hráze, což se naštěstí povedlo. I když tenhle výčet povodní, které za posledních 10 let protekly Jihočeským krajem, opravdu stručně připomíná jen ty tři největší, nesmíme zapomínat ani na ty další, byť se zdají být v měřítku kraje méně významné, ale pro některé postižené obce byly i tak hrozné. Jedním takovým příkladem je blesková povodeň na začátku dubna 2009, která se prohnala Bílskem, Budyní a Sviněticemi na Vodňansku. Rybníky a protipovodňová ochrana Význam rybníků je především hospodářský v chovu ryb. Při větších a velkých průtocích pak rybníky mohou, některé více, některé méně, pomáhat zadržovat a transformovat povodeň. Aby tuhle funkci mohly rybníky vykonávat bez toho, že všichni pod rybníky budou s obavami z jejich možného protržení očekávat vývoj meteorologické a hydrologické situace, je třeba, aby byly bezpečné. A bezpečnost se rodí už u kvalitního projektu, pokračuje přes zkušeného, kvalitního a zodpovědného dodavatele stavby rybníka a končí u zodpovědného vlastníka, který svůj rybník udržuje v řádném a bezpečném stavu. Co se bezpečnosti nejen rybníků, ale všech vodních nádrží týká, je ve vodním zákoně definovaný technickobezpečnostní dohled (dále také TBD), který má za úkol sledovat a zjišťovat technický stav vodního díla ke vzdouvání nebo zadržování vody, a to z hlediska bezpečnosti a stability a možných příčin jejich poruch. Provádí se zejména pozorováním a prohlídkami vodního díla, měřením jeho deformací, sledováním průsaku vod, jakož i 207 hodnocením výsledků všech pozorování a měření ve vztahu k předem určeným mezním nebo kritickým hodnotám. Součástí technickobezpečnostního dohledu je i vypracování návrhů opatření k odstranění zjištěných nedostatků. Pro potřebu TBD se vodní díla ke vzdouvání a zadržování vody rozdělují do čtyř kategorií a zařazení vodního díla do jedné z nich se provádí podle velikosti možných škod, ke kterým může dojít při poruše stability a bezpečnosti vodního díla doprovázené vznikem povodňové vlny zvláštní povodně. Krajským úřadům jako příslušným vodoprávním úřadům a speciálním stavebním úřadům byly vodním zákonem svěřeny do kompetence vodní nádrže s celkovým objemem nad 1 000 000 m3 vody nebo s výškou vzdutí 10 m od základové výpusti, proto je tento příspěvek přeci jen více zaměřen na velké rybníky. Bezpečnost hrází historických rybníků Jihočeský kraj získal v roce 2008 z Norských fondů dotaci na realizaci projektu „Operativní systém dlouhodobého monitoringu těles vodohospodářské soustavy Jihočeského kraje s cílem omezení možnosti vzniku zvláštní povodně“ [5]. Cílem projektu bylo provést na historických hrázích vybraných rybníků v povodí řeky Lužnice až po soutok s Nežárkou monitoring souborem geofyzikálních měření za použití nedestruktivních metod a tento monitoring vyhodnotit. Výstupem projektu je strukturovaná databáze měřených geofyzikálních dat na těchto historických hrázích včetně jejich interpretace s cílem omezení možnosti vzniku zvláštní povodně. Projekt probíhal v letech 2008 – 2010 a bylo do něj zařazeno celkem 32 rybníků. O hrázích těchto historických rybníků existuje minimum informací o např. použitých stavebních materiálech, výskytu zlomů mezi jednotlivými druhy materiálu, o kavernách, starých zanesených výpustech apod. Přitom se vesměs jedná o místa, která jsou v hrázi velmi riziková z hlediska jejího možného protržení. K odhalení takovýchto nebezpečných míst měl právě tento projet přispět, aniž by bylo třeba zasahovat do hrází. V rámci projektu bylo nedestruktivními geofyzikálními metodami proměřeno celkem 23 970 m hrází v osových profilech. Z toho bylo po vyhodnocení provedených měření konstatováno: ‐ ‐ ‐ ‐ 11 710 m hrází, tj. 48,85 % bylo v pořádku (úseky s měřenými parametry v obvyklých mezích, kdy materiál hráze, její konstrukce a stav podloží ukazuje na stabilitu celého prostoru; provádění kontrol a prohlídek v běžném režimu TBD je dostačující) 9 450 m hrází, tj. 39,43 % bylo doporučeno ke zvýšené pozornosti během provádění kontrol a prohlídek TBD (úseky, kde se vyskytují anomálie, které ukazují na dlouhodobý stav hráze způsobený jednou nepříznivou okolností – např. oblast hráze s materiály s vysokou propustností) 2 700 m hrází, tj. 11,27 % bylo doporučeno k podrobné TBD prohlídce a k pravidelným kontrolám i mimo program prohlídek TBD, zvláště za zvýšeného stavu vody (úseky s výskytem kombinace dvou nepříznivých anomálií – např. oblast hráze s materiály s vysokou propustností v kombinaci s lokálními průsaky) 110 m, tj. 0,45 % bylo doporučeno k podrobné TBD prohlídce a k pravidelným kontrolám i mimo program prohlídek TBD, zvláště za zvýšeného stavu vody. V případě, že nebude možné vysvětlit uspokojivým způsobem existenci anomálie, je doporučováno provést následný přímý průzkum, který určí potřebný rozsah oprav (existuje zde riziko náhlého narušení hráze – např. oblast spodní výpusti v kombinaci s průsaky a rizikem existence větší dutiny v okolí potrubí). 208 Tab. 1 Přehled výsledků geofyzikálních měření pro jednotlivé rybníky Rozdělení hrází dle výsledků měření [% z délky osového profilu] Rybník délka osového profilu [m] Bošilecký Březina Dvořiště Hejtman (K. Řečice) Hejtman (Třeboň) Horusický Kačležský Kaňov Kardaš Karhov Koclířov Mutina Opatovický Osika Otínský Panský dolní Pěněnský (Dřevo) Ponědražský Potěšil Ratmírovský Rožmberk Spolský Staňkovský Svět Velká Holná Velký Hroch Velká Lásenice Velkomeziříčský Velký Řečický Velký Tisý Vlkovický Záblatský 400 147 610 380 250 880 710 640 1200 350 1700 400 1220 510 140 330 120 880 1970 180 2520 960 250 1580 500 585 250 130 180 1970 580 1450 Zvýšená Zvýšená pozornost pozornost Bez Další při i mimo problémů prověřování běžném běžné sledování sledování 85 15 63 37 84 16 87 13 84 16 74 26 86 14 77 23 70 23 7 71 29 85 15 72 28 44 50 6 68 32 74 26 58 33 9 66 34 71 19 10 81 16 3 76 24 62 36 2 38 40 19 3 83 17 30 51 18 1 70 27 3 79 18 3 92 8 100 70 30 78 22 63 32 5 68 29 3 209 Závěrem této kapitoly považuji za potřebné uvést, že geofyzikální monitoring hrází, který byl v rámci projektu proveden, není jediným opatřením, kterým by byly historické hráze rybníků sledovány. Některé informace o historických hrázích jsou známé například z již dříve provedených oprav, další pocházejí z technickobezpečnostního dohledu. Geofyzikální monitoring by se mohl stát dalším cenným zdrojem informací pro vlastníka rybníka při potřebě zásahů do hráze, i když pro mnohé z nich může být výrazným limitem cena tohoto monitoringu. Jordán v Táboře Mezi velkými historickými rybníky v Jihočeském kraji má Rybník Jordán v Táboře trochu zvláštní postavení, protože byl stavěn za účelem zásobení města Tábora pitnou vodou, má sypanou hráz výšky téměř 20 m s velmi strmým sklonem vzdušního líce a zatím nemá funkční spodní výpust. Tento výrazný nedostatek, možno říci až problém, si Město Tábor, jako vlastník Jordánu, uvědomilo za povodní v srpnu 2002 a začalo připravovat projekt na výstavbu nové spodní výpusti, ke které se přidalo odbahnění celé nádrže pro zlepšení kvality vody. Souběžně s projektem se pozornost soustředila i na zlepšení poměrů v celém povodí Jordánu, zejména na snížení eroze a zvýšení protipovodňové ochrany a na snížení zatížení vod živinami z bodových i plošných zdrojů znečištění i z rybářského hospodaření. Město Tábor získalo na stavbu spodní výpusti a na odbahnění Jordánu dotaci z OPŽP a 30. 11. 2011 byla stavba „Obnova rybníka Jordán v Táboře“ zahájena. I když stavba bude do jisté míry negativně ovlivňovat životní prostředí obyvatel Tábora, výsledkem bude podstatně bezpečnější rybník Jordán, na němž bude možné výrazně lépe manipulovat jak za běžných provozních situací, tak zejména při povodních, krizových a mimořádných situacích [6]. Lze zvýšit retenční schopnost rybníka Rožmberk? Jihočeský kraj nechal po zkušenostech s povodněmi v letech 2002 a 2006 zpracovat pro rybník Rožmberk v letech 2007 – 2009 studii, jejímž cílem bylo prověřit možnosti zvýšení retenční schopnosti rybníka Rožmberk. Po potvrzení reálnosti této možnosti nechal následně Jihočeský kraj zpracovat dokumentaci „Protipovodňová opatření Rožmberk“ k územnímu řízení [7]. Studie byla financována z vlastních finančních zdrojů Jihočeského kraje, dokumentace k územnímu řízení byla financována z nadnárodního projektu LABEL v rámci operačního programu Nadnárodní spolupráce oblast Střední Evropa. Jak na studii, tak následně na dokumentaci k územnímu řízení Jihočeský kraj úzce spolupracoval s vlastníkem rybníka Rybářstvím Třeboň Hld. a.s. a s Povodím Vltavy, státním podnikem, závodem Horní Vltava. V současné době zvládne rybník Rožmberk neškodně převést povodně Q5, maximálně Q20. Neškodně znamená, že pod rybníkem Rožmberk při takovéto povodni odtéká množství vody do cca 30 m3/s. V případě větších povodní je však transformační účinek rybníka výrazně menší, například při povodni Q100 se transformuje povodeň z přítoku 210 m3/s na cca 100 m3/s na odtoku z rybníka a hladina v rybníce dosáhne kóty 428,63 m n. m. Toto odtékající množství vody již v sídlech pod Rožmberkem způsobuje nezanedbatelné škody. V případě realizace navržených protipovodňových opatření dle zpracované dokumentace k územnímu řízení by došlo k výraznému posílení transformačního účinku rybníka Rožmberk, protože by se oproti současnému stavu zvětšil retenční objem rybníka o cca 20 mil. m3. Retenčním objemem rybníka je volný prostor v rybníce, který umožní částečně zachytit a transformovat povodeň přitékající do rybníka tak, aby po transformaci v rybníce měla na odtoku z rybníka menší ničivou sílu. V případě stoleté povodně by byl tedy po realizaci protipovodňových opatření Rožmberk přítok 210 m3/s transformován na 40 m3/s na odtoku 210 z rybníka. Toto množství vody by mělo bez výraznějších problémů územím pod rybníkem Rožmberk protéci. Maximální hladina vody v rybníce by při stoleté povodni dosahovala úrovně 429,15 m n. m. Jen pro lepší představu – maximální hladina Rožmberka při povodni v srpnu 2002 byla 430,14 m n. m. Pro zvýšení retenčního objemu rybníka Rožmberk o cca 20 mil. m3 je třeba provést doprovodná protipovodňová opatření, a to zejména na hrázi a bezpečnostním přelivu a v místech, kde by se negativně projevovaly dopady zvýšené retence rybníka Rožmberk. Především je třeba zabezpečit hráz rybníka Rožmberk, aby byla schopná bezpečně toto množství vody zadržovat. Znamená to stabilizaci celého tělesa hráze a prodloužení průsakové křivky pomocí podzemního těsnícího prvku ukotveného do nepropustného podloží. Těsnící prvek bude realizován v ose celé hráze a u bezpečnostního přelivu bude předsunut před hranu přelivu. Současně bude opevněn návodní svah kvalitní kamennou rovnaninou, na vzdušním svahu hráze bude v kritických místech hráze provedena přitěžovací lavice a bude proveden drén u vzdušní paty hráze a v patě přitěžovací lavice. Současně bude upraveno levé zavázání hráze tak, aby minimální kóta koruny hráze byla na kótě 431,30 m n. m. Dále je třeba stávající nehrazený a neovladatelný přeliv nahradit ovladatelným přelivem – sklopnými tabulemi osazenými v místě stávajících česlí. Dvě pole bezpečnostního přelivu budou osazena motoricky ovládanými stavidly, pro umožnění případného řízení průtoku přelivem. Skluz od bezpečnostního přelivu projde důkladnou rekonstrukcí a z koryta od bezpečnostního přelivu budou vykáceny náletové dřeviny a odstraněny nánosy jeho v dolní části. Pro Starou Hlínu jsou navrženy ochranné hráze s těsnícím prvkem a s čerpacími šachtami a s prostupy opatřenými zpětnými klapkami. V Nové Hlíně bude ochrana zajištěna kombinací zvýšení vozovky a betonovými zídkami včetně rekonstrukcí stávajících propustků s osazením zpětných klapek a s čerpacími šachtami. Pro osadu Hvízdalka není technicky možné navrhnout protipovodňovou ochranu. Proto je navržena demolice osady, výkup pozemků, nákup nových pozemků a výstavba nových nemovitostí na území města Třeboně. V Třeboni bude třeba vybudovat protipovodňovou hráz pro zamezení rozlivu vody v lokalitě ulice Dukelské a u stávající hasičské zbrojnice, dále bude třeba provést opatření na kanalizaci. V oblasti zahrádek je počítáno s demolicí pěti objektů k trvalému bydlení s tím, že je počítáno i s výkupem pozemků, nákupem nových pozemků a s výstavbou nových nemovitostí na území města Třeboně. Pro nepřerušovaný provoz spodní výpusti rybníka Rožmberk budou osazeny strojně stírané česle a z hráze je navržena sjezdová rampa ke stání pro kontejner, do kterého bude hromaděn shrabaný materiál zachycený na česlích. Pod rybníkem Rožmberk bude provedena protipovodňová ochrana usedlosti Hamr kombinací zemní hráze a mobilního hrazení. Konečně na Prostřední, Podřezanské a Černé stoce v Třeboni jsou navrženy měrné stanice se snímáním výšky hladiny a s dálkovým přenosem naměřených hodnot pro získávání aktuálních informací o přítocích vody z těchto toků do Rožmberka. Propočet nákladů na kompletní stavbu je cca 473 mil. Kč (v cenové úrovni 2010/II). Pro zajištění financování této stavby se jeví jako možné využít chystaný program Ministerstva zemědělství Prevence před povodněmi III. V současné době probíhají jednání mezi Jihočeským krajem, Rybářstvím Třeboň Hld. a.s., jako vlastníkem rybníka Rožmberk, Povodím Vltavy, státní podnik, jako potencionálním investorem stavby a Městem Třeboň, jehož území je zvýšením retence Rožmberka dotčeno. 211 Až po vyřešení všech problémových otázek mezi těmito čtyřmi subjekty bude možné přistoupit k projednávání protipovodňových opatření Rožmberk se všemi dotčenými subjekty a směřovat k vydání územního rozhodnutí pro stavbu a k zajištění finančních prostředků na tuto stavbu. A co bude dál s rybníky? Stejně tak jako povodně byly, jsou a budou, byly, jsou a budou i rybníky. Musíme mít neustále na paměti, že ošizením kterékoliv etapy v přípravě, stavbě a existenci rybníka bohužel posilujeme jeho nebezpečnost. Na vlastnících rybníků i na jejich provozovatelích, projektantech, stavebních firmách, pracovnících TBD, uživatelích rybníků i nás, lidech z vodoprávních úřadů je, aby vzájemné střety rybníků a povodní vycházely stále častěji ve prospěch rybníků, které budou projektovány, stavěny, provozovány, užívány a udržovány tak, aby byly bezpečné. Literatura [1] TOMÁŠ KOUTEK, 2008, Nejkrásnější české rybníky, Nakladatelství Brána, 440 s. ISBN 978-80-7243-376-6 [2] Povodí Vltavy, státní podnik, Vodohospodářský dispečink v Praze, březen 2003, Souhrnná zpráva o povodni v srpnu 2002 [3] Povodí Vltavy, státní podnik, útvar centrálního vodohospodářského dispečinku, květen 2006, Souhrnná zpráva o povodni v oblastech povodí Horní Vltavy, Berounky a Dolní Vltavy, Povodeň březen – duben 2006 [4] Povodí Vltavy, státní podnik, centrální vodohospodářský dispečink, srpen 2009, Souhrnná zpráva o povodni v oblastech povodí Horní Vltavy, Berounky a Dolní Vltavy, Povodeň červen - červenec 2009 [5] Informace o projektu „Operativní systém dlouhodobého monitoringu těles vodohospodářské soustavy Jihočeského kraje s cílem omezení možnosti vzniku zvláštní povodně“ jsou na internetových stánkách Jihočeského kraje http://www.kraj-jihocesky.cz v sekci Krajský úřad Odbor životního prostředí, zemědělství a lesnictví Informace o projektu CZ0098 (nebo přímo na http://www.kraj-jihocesky.cz/index.php?par[id_v]=1551&par[lang]=CS) [6] Informace o akci „Obnova rybníka Jordán v Táboře“ jsou na internetových stánkách města Tábor http://www.taborcz.eu v části Obnova rybníka Jordán (nebo přímo na http://www.taborcz.eu/vismo//jordan/ds-1384/p1=9764) [7] Informace o DUR „Protipovodňová opatření Rožmberk“ jsou na internetových stánkách Jihočeského kraje v sekci Územní plánování http://up.kraj-jihocesky.cz Projekt LABEL Projekt protipovodňové opatření Rožmberk (nebo přímo na http://up.krajjihocesky.cz/?protipovodnova-opatreni-rozmberk,171) Kontakty na autora Ing. Hana Zahradníková, Jihočeský kraj – Krajský úřad, odbor životního prostředí, zemědělství a lesnictví, oddělení vodního hospodářství a integrované prevence, U Zimního stadionu 1952/2, 370 76 České Budějovice, e-mail: [email protected] 212 PROTIPOVODŇOVÁ OPATŘENÍ NA OCHRANU HL. M. PRAHY ANEB JAK JSME NAVÁZALI NA PRÁCI NAŠICH PŘEDKŮ O ndř ej PYT L Abstrakt Povodňové události posledních patnácti let podtrhly význam stavby protipovodňových opatření hlavního města Prahy, jejichž cílem je ochránit metropoli před ničivými důsledky extrémních povodní. Tento smělý plán by však nebyl realizovatelný bez využití úprav, které v intravilánu historického města provedli naši předkové. Stejně tak by soudobá opatření na kanalizační síti těžko zajistila její ochranu a fungování za povodní., kdyby u zrodu moderní pražské kanalizace na přelomu 19. a 20. století nestáli W. H. Lindley a přední čeští odborníci. Ti zavedli principy z většiny využívané dodnes. Povodně v minulosti Povodně sužovaly Prahu, stejně jako každé sídlo ležící na řece, odnepaměti. Lidé zaznamenávali výšky dosažených hladin značkami na objektech, z nichž ale většina zmizela při proměnách města, a tak o povodních často zůstaly jen záznamy v kronikách a pamětech. V těch bývá rozsah zátopy vztahován ke kostelům či konkrétním, často již neexistujícím domům. Počínaje povodní z roku 1445 ale i k hlavě Bradáče (obr. 1) – ta byla osazena na dochovaném pilíři Juditina mostu, odkud byla při přestavbě prostranství před Křižovnickým klášterem v letech 1846–7 přenesena na nábřežní zeď. Obr. 1 Bradáč Aby předešli opakovanému zatápění a škodám s tím spojeným, začali Pražané navyšovat terén Starého Města. Staroměstské náměstí, zaplavené v letech 1432, 1501 a 1655 a snad i 1675 a 1784, tak povodně z let 1845 ani 1890 již nezasáhly. Poté, co 26. června 1824 prošla městem stoletá povodeň, započal magistrát následujícího roku u Staroměstských mlýnů (Novotného lávka) s pravidelným měřením vodních stavů, takže údaje o následných extrémních průtocích jsou již známé (tab. 1). Druhý vodočet byl osazen v Karlínském přístavu roku 1867 – sloužil až do roku 1927, kdy byla slepá ramena Vltavy zavezena – a o dvacet let později byla vodoměrná lať osazena i u Křižovníků vedle Bradáče. Obr. 2 Smetanovo nábřeží při povodni v roce 1890 V květnu 1875 vznikla Hydrografická komise Království českého a započalo systematičtější budování říčních vodočtů a srážkoměrných stanic. Při katastrofální povodni roku 1890 již fungovala hydrologická služba a v provozu bylo na 50 vodočetných a asi 500 srážkoměrných stanic, díky kterým byl její průběh poměrně podrobně zdokumentován. To umožnilo využití získaných údajů pro návrh novodobých protipovodňových opatření. 213 Tab. 1 Největší povodně 19. století ve srovnání s minimálním a běžným stavem 27. 2. 1830 29. 3. 1845 2. 2. 1862 V. 1872 4. 9. 1890 2 800 m3/s 4 500 m3/s 3 950 m3/s Q400 z Berounky 4 030 m3/s 27. 8. 1904 Q355 – Malá Chuchle prům. roční průtok 11,5 m3/s 27,9 m3/s 149 m3/s V průběhu 20. století se Vltava v Praze připomněla pouze padesátiletou vodou 15. března 1940. O čtrnáct let později na město mířilo 2920 m3/s, ale vlivem rozestavěné Slapské nádrže dosáhl kulminační průtok 10. července 1954 pouze desetileté povodně (2265 m3/s), což bohužel upevnilo mylné přesvědčení veřejnosti, že Vltavská kaskáda (tab. 2) Prahu ochrání vždy. Tab. 2 Retenční schopnost nádrží Vltavské kaskády nádrž Lipno 1 Orlík Slapy ostatní nádrže celkem realizace 1952–59 1954–61 1949–55 říční km 329,540 144,700 91,694 zásobní prostor [mil. m3] 252,991 374,427 200,500 26,711 854,629 ovladatelný retenční prostor [mil. m3] 33,156 62,072 0,000 0,000 95,228 Zahájení projektu protipovodňových opatření na ochranu Prahy Smutné zkušenosti ze zahraničí a výročí stoleté povodně posílily na začátku devadesátých let hlasy českých vodohospodářů upozorňující na nedořešenou protipovodňovou ochranu Prahy. Ty nakonec byly vyslyšeny a v roce 1994 zadal Magistrát hlavního města Prahy zpracování povodňového modelu. Jako zatěžovací stavy byly zvoleny reálné hydrogramy historických povodní (Q1981, Q1954, Q1890), pro jejichž získání byl vytvořen Hydrologicko-hydrodynamický model Kaskáda. Vlastní povodňový model řešených úseků Vltavy a Berounky o celkové délce modelované říční trati 41 kilometrů byl v době svého vzniku největším na světě. S využitím technické mapy 1:500 a následně digitálního modelu terénu byla sestavena hustá okruhová síť kanálů, takzvaný 1D+ model (nebo také pseudodvourozměrná schematizace). Simulací pak byly získány nejen mapy rozlivů a hloubek, ale i informace o rychlostech proudění a časovém průběhu postupného zaplavování. Pro okolí kritického profilu Karlova mostu byl zpracován podrobný výsekový 2D model. Pro návrh protipovodňových opatření byly použity výšky hladiny získané simulací pro návrhový průtok QN = 4 030 m3/s, přičemž model zohlednil stav po vybudování všech opatření, tedy maximální ohrázování. Kóty hladiny byly navíc navýšeny o bezpečnostní rezervu 60 cm. 214 Obr. 3 Hrazení průjezdu ve Smetanově nábřeží Realizace protipovodňových opatření byla zahájena první etapou Staré Město – Josefov v jádru města, kde se s ohledem na historické a urbanistické hodnoty užívá výhradně mobilní hrazení. Realizace opatření zde navázala na historická nábřeží budovaná od poloviny 19. do počátku 20. století. Stavba nábřeží změnila tvář města v rozsahu, který by dnes již nebyl akceptovatelný. Vděčíme jim ale nejen za krásné promenádní trasy podél řeky, ale především za hlavní hradící výšku, kterou moderní opatření pouze navýšila. U Žofína vzniklo v letech 1903–4 nábřeží Masarykovo a u Novotného lávky nejstarší z pražských nábřeží vybudované v letech; 1840–46 – Smetanovo. To mělo v době své přípravy mnoho odpůrců, a proto v něm vznikl průjezd z náplavky Hollar do Divadelní ulice (obr. 3) a tři otvory „čapadel“, umožňující pohodlnou překládku z lodí, přičemž všechny 4 otvory bylo možné v případě povodně zahradit. Dále po proudu se nachází Alšovo nábřeží z let 1875–7, které však bylo při stavbě hotelu Four Seasons lokálně sníženo, a proto muselo být v rámci této soukromé investice rovněž doplněno mobilním hrazením. Na Františku pak je nábřeží Dvořákovo z let 1898–9. Součástí této etapy, stejně jako i všech následujících, byla také opatření na kanalizační síti. Na výpustech z odlehčovacích komor zde byly vybudovány tři hradidlové komory osazené šoupaty. Povodeň v srpnu 2002 a její dopady na návrh opatření Když v průběhu 6. a 7. srpna 2002 napršelo v oblasti Novohradských hor a na Českokrumlovsku 130–250 mm srážek a na mnoha místech jižních Čech byly zaznamenány stoleté průtoky, byla již naštěstí první etapa stavby dokončena. Tyto srážky však nasytily zasažená povodí a dalších 100–130 mm v oblasti Šumavy a jižních Čech a více než 20 mm srážek v Čechách západních a středních z 11. až 13. srpna přinesly zkázu pětiset- až tisíciletých povodní. Přestože první etapa stavby z velké části ochránila Staré Město (obr. 4), byly povodňové škody na území hlavního města vyčísleny na 35 miliard korun. V průběhu povodně bylo evakuováno 40 tisíc obyvatel. Kulminační průtok v Praze – Chuchli z poledne 14. srpna byl zpětně vyhodnocen na 5300, později 5160 m3/s. Na základě prožité katastrofy rozhodl magistrát hlavního města v prosinci 2002 o zvýšení úrovně ochrany odpovídající srpnové povodni, s bezpečnostní rezervou 30 centimetrů. Vývoj informačních technologií navíc umožnil Obr. 4 Smetanovo nábřeží při povodni v srpnu 2002 převedení celého stávajícího 1D+ modelu na 2D model. 2D model se zohledněním doby trvání povodně byl využit i pro výpočet proudění podzemní vody. Hloubka založení podzemních stěn tak vychází z vypočtené rychlosti proudění, přičemž musí být zajištěna dostatečná stabilita podloží, aby nedošlo k jeho prolomení. Současně však musí být zachováno proudění podzemních vod v době mimo povodňové události. 215 Matematický simulační model byl využit i k vyhodnocení chování stokového systému v průběhu povodně. Výpočet prokázal, že nestačí zamezit vnikání povodňových vod do kanalizace. Dle reálného chování bylo potřeba do úvah doplnit i ochranu před takzvanými vnitřními vodami, tedy zajistit odvádění splaškových a srážkových vod z chráněného území. Pro simulační model v rámci projektu Řešení protipovodňové ochrany stokové sítě byl stanoven zatěžovací stav definovaný kulminačním povodňovým průtokem, reálnou srážkou ze 7. srpna s přibližnou periodicitou P=0,5 a parametry z generelu odvodnění (spotřeba vody 180 litrů na osobu a den). Provoz Ústřední čistírny odpadních vod (ÚČOV) byl uvažován dle povodňového plánu do 2100 m3/s. Po kalibraci byly do simulace doplněny všechny hradidlové komory navrhované v rámci protipovodňových opatření. Z koncepčního materiálu dokončeného v lednu 2004 vyplynula nutnost doplnění některých uzávěrových objektů a rekonstrukce stávajících protipovodňových armatur. Nejzásadnějším výstupem byl ale návrh vybudování povodňových čerpacích míst na stokové síti, kterých bylo jen v povodí ÚČOV navrženo 15. Realizace dalších etap stavby Na základě aktualizovaných výpočtů a návrhů se znovu rozeběhla příprava a následně realizace dalších úseků protipovodňové ochrany: Z hlediska skloubení technického řešení a požadavků památkové péče byla velmi komplikovaná druhá etapa – Malá Strana a Kampa, kde v minulosti neproběhlo tak rozsáhlé navyšování terénu jako na Starém Městě. Pro vedení protipovodňové linie bylo nakonec využito trasy historické zdi podél parku Kampa. Její část bez zemního přísypu na vzdušné straně, která byla povodní poškozena, byla obnovena jako železobetonová s cihelnou podezdívkou, Obr. 5 uzávěr ústí Čertovky přičemž dle požadavku památkářů byly obnoveny i střílny, které je třeba v případě povodně hradit. Za Lichtenštejnským palácem je pak linie ochrany zdvojena. Zatímco hlavní linie probíhá náměstím Na Kampě, k vodě přiléhající blok domů U staleté báby je chráněn pouze na úroveň Q50. Ještě větší výzvu ale bylo třeba vyřešit za Karlovým mostem, kde do Vltavy ústí bývalý náhon – Čertovka – do které jsou navíc svedeny vody drénované ze svahů Petřína. Tu je sice možné v nátokové části uzavřít, ale její vyústění představovalo z hlediska povodní vždy slabé místo. Ještě podle plánů z roku 1910 měla být Čertovka zasypána a vysoká nábřežní regulace měla propojit Malostranské nábřeží s Kosárkovým nábřežím na Klárově. Tento záměr však nebyl realizován a jeden z nejmalebnějších koutů staré Prahy tak zůstal zachován. Pro zahrazení ústí Čertovky byla navržena a vybudována 23,5 metru dlouhá a 4,9 metru vysoká posuvná vrata (obr. 5), která jsou v době mimo povodňové nebezpečí zasunuta v doku představěné nábřežní zdi. V případě hrozící povodně je tato 45 tun vážící konstrukce 216 vytažena po kolejnicích osazených ve dně, přičemž v případě větších průtoků ji lze ještě navýšit třímetrovým mobilním hrazením. Povodní nejvíce poškozenou čtvrtí byl Karlín, postavený na území bývalé říční nivy, který byl spolu s Libní zahrnut do třetí etapy stavby. Mobilní hrazení zde probíhá po nábřeží Ludvíka Svobody z let 1907–13, a přechází v ochrannou zídku pokračující zemní hrázkou do prostoru bývalého Rohanského ostrova, kde – ač se to na první pohled nezdá – byla ve 30. letech dvacátého století provedena významná protipovodňová opatření. Vltava se zde rozlévala do širokého řečiště s řadou ramen. Nedostatečná kapacita toku mezi Velkým ostrovem (Štvanice) a Libeňským ostrovem ale způsobovala časté záplavy a ledové nápěchy. Obr. 6 úprava řečiště na Maninách V letech 1924 až 1928, kdy byl postaven i Libeňský most, bylo řečiště průkopem zkráceno o 1100 metrů (obr. 6), čímž došlo ke zvětšení spádu dna. Při akci, jejíž náklady dosáhly 30,5 mil. korun, bylo přesunuto 2,5 mil. m3 zemin a zřízeno 20.000 m3 břehových zdí a 100.000 m2 dlažeb. Ve dvou již slepých ramenech vznikl Libeňský přístav, do kterého ústí potok Rokytka. Ta si vyžádala velmi náročné technické řešení. Pro ochranu Libně zde byla v rámci stavby protipovodňových opatření vybudována dvojice vzpěrných vrat: ta větší, šířky 12 metrů a hrazené výšky 10,9 metrů, uzavírají vjezd do přístavů, ta o něco menší, šířky 10 metrů a hrazené výšky 9,1 metru, ústí potoka Rokytky, na kterém je vybudován objekt pro přepouštění průtoku do přístavního bazénu, fungující na principu vakového jezu. Při nástupu povodně se nejprve uzavře přístav, od kterého jsou vody Rokytky odděleny napuštěným vakem. V případě dalšího nástupu povodně jsou uzavřena vrata na Rokytce, jejíž vody jsou z přístavního bazénu přečerpávány šesticí stabilních čerpadel o celkovém výkonu 20 m3/s (obr. 7). Protože nábřeží Edvarda Beneše pod Letnou z let 1895– 6 je vysoké dostatečně, začíná čtvrtá etapa – Holešovice a Stromovka – až před Štefánikovým mostem, kde byl břeh upraven v rozmezí let 1907–13. Úsek ochrany před holešovickou tržnicí byl realizován již v roce 2001 při úpravě Bubenského nábřeží z let 1925–30, ale po povodni v roce 2002 musel být navýšen. Linie ochrany sleduje vltavský břeh podél budoucí komunikace „nová Jankovcova“, prochází přes Holešovický přístav Obr. 7 dvojice vzpěrných vrat a povodňová čerpací stanice v Libeňských přístavech 217 zprovozněný roku 1895 a pomocí naplavovacích trámců délky 13,45 metru osazovaných do železobetonových pilířů překonává dvě komunikace s hrazenou výškou 5,5 m. Podél bývalé královské obory Stromovka plní funkci protipovodňové hráze železniční násep. Původní drážky pro hrazení v podjezdech svědčí o tom, že s ochrannou funkcí bylo počítáno již v minulosti (obr. 8). Na protějším břehu pak probíhá linie sedmé etapy Troja, v rámci které byla železobetonovou zídkou navýšena dřívější hráz vybudovaná Povodím Vltavy. Ochrana pokračuje podél vyústění tunelu Blanka, kde byla podzemní těsnící železobetonová stěna využita jako pažení stavební jámy hloubené části tunelu, a dále jako sypaná zemní hráz dosahující výšky až 8,9 metru. Před trojským zámkem, kde je méně prostoru, přechází hráz v železobetonovou Obr. 8 hrazení podjezdu železničního náspu kolem zeď opatřenou zemním přísypem, Stromovky nad nímž vystupuje jako parapetní zídka s pilíři, mezi které je v případě potřeby osazováno mobilní hrazení. Protože zde linie ochrany Prahy končí, přeneseme se na opačný, jižní, konec města, kde se nachází etapa šestá – Zbraslav, Radotín. Na Zbraslavi, kde byla opatření na Q100 zrealizována z prefabrikovaných panelů, využívá linie násep ulice K Přehradám postavené roku 1936, zatímco radotínská opatření proti vzdutým vodám Berounky z valné části kopírují ulici Výpadovou. Opatření na ochranu Velké a Malé Chuchle, jejichž realizace byla zahájena na podzim 2011, jsou v částech souběžných s Vltavou navržena ve středním dělícím pásu Strakonické ulice postavené ve 20. letech dvacátého století a zkapacitněné roku 1972. Na protějším břehu ležící Modřany měly být ochráněny násypem železniční a tramvajové trati, ten však byl v roce 2002 přelit a musel být v rámci osmé etapy navýšen železobetonovou zídkou. Zbývající pátá etapa zahrnuje oblasti Výtoně, Podolí a Smíchova. Na území posledně jmenované čtvrti byl v letech 1899–1903 vybudován ochranný vorový přístav císaře Františka Josefa I., který měl Obr. 9 navýšení Janáčkova nábřeží mobilním hrazením předcházet naplavování stavebního dřeva, které při předchozích povodních opakovaně způsobovalo zacpání a následné poškození Karlova mostu. Mezi Podolským přístavem a Palackého mostem se nachází nábřeží z let 1902–5, původní výška terénu se zachovala pouze kolem bývalé podskalské celnice na Výtoni, kde dnes sídlí vorařské muzeum. Dále k Jiráskovu mostu 218 pokračuje nábřeží Rašínovo z let 1876–9, takže protipovodňová opatření se zde z většiny omezila na hrazení podchodů a lokální úpravy. Naproti tomu smíchovský břeh, byť zvýšen Hořejším (1889–90) a na něj navazujícím Janáčkovým nábřežím (1874–5 a 1903–4) musel být doplněn mobilním hrazením (obr. 9), přičemž součástí linie ochrany je i sídlo VRV. Tím jsme se dostali opět do centra, kde ale neskončíme, ale ještě jednou se vrátíme do historie, abychom nahlédli do skrytého světa pražské kanalizace. Je tomu teprve sto let od doby, kdy splašky přestaly Pražanům znepříjemňovat každodenní život. Současné pohodlí zajišťované moderní vodovodní a kanalizační sítí nás vede k tomu, že je ani nevnímáme. Opomenutí kanalizace z pohledu protipovodňové ochrany jakéhokoli sídla by však bylo velkou chybou, kvůli které by voda ze vzdutého toku či voda splašková mohla zaplavit jinak chráněná místa. Proto věnujme kanalizaci následující stránky. Historie pražské kanalizační otázky Středověká Praha byla, stejně jako ostatní evropská města, plná odpadků a fekálií, které byly splachovány deštěm a zasakovaly do studní, což působilo závažné hygienické problémy. Stoky ojediněle budované z církevních či panských objektů byly naprostou výjimkou. Stavba podpovrchové pražské kanalizace byla zahájena podle projektu prof. Františka Antonína Hergeta (1741–1800) v roce 1787, ale kvůli problémům s financováním vázla a do roku 1815 bylo postaveno pouze 19 kilometrů stok. O její dokončení se postaral až nejvyšší purkrabí hrabě Karel Chotek, díky kterému bylo v letech 1816 až 1828 postaveno 44 kilometrů stok. Kanalizace byla 35 výustmi vyvedena přímo do Vltavy, která ale v té době byla současně zdrojem pitné vody. Vltava za povodní výpustmi vnikala do města (1845, 1872), přičemž narušovala i konstrukci stok. Kanalizace byla navíc postavena z obyčejných cihel spojovaných hlínou, stoky měly ploché dno a nedostatečné sklony, kvůli čemuž se často ucpávaly a vznikaly i mrtvé, bezodtoké stoky, které musely být vyváženy jako žumpy. Byť bylo jen v roce 1876 na stavbu nových kanálů vynaloženo 69 789 zlatých, 3 626 zlatých na opravy a 10 586 zlatých na jejich čištění, byl stav velice špatný. Vybudováním moderního kanalizačního systému v Paříži v 60. letech 19. století a v Londýně v letech 1860–75 klesla úmrtnost obyvatelstva o třetinu. Hamburk a Gdaňsk dokončily své kanalizace roku 1872, Mnichov a Frankfurt nad Mohanem roku 1880. Dynamicky se rozvíjející Praha, kde se po roce 1860 začaly stavět nájemní domy s byty s vlastním příslušenstvím a od konce 80. let i s vlastní koupelnou, nemohla zůstat pozadu. Na změny ve vnímání hygienických standardů pak reagoval říšský zákon č. 68 z 30. 4. 1870 o organizaci veřejné zdravotní služby, nový stavební řád pro Prahu a okolí z dubna 1886 a zdravotní zemský zákon č. 9 z 23. 4. 1888. V roce 1872 byl ustaven Komitét pro řešení kanalizačních otázek, který měl navrhnout generelní řešení odkanalizování pražské aglomerace. Tématem se zabýval také Spolek architektů a inženýrů Království českého, který měl posoudit vhodnost použití jednotlivých typů kanalizace: soudkové soustavy (odvážení fekálií z domovních žump v sudech) / podtlakové kanalizace použité v Amsterodamu (odsávání fekálií do vozů či zvláštních stanic s následným odvozem) / gravitační splachovací kanalizace. Neúnavným propagátorem moderních přístupů v řešení kanalizační otázky byl architekt Čeněk Gregor (1847–1917) (obr. 10), v letech 1878–1917 člen sboru obecních starších v Praze a 1893–1896 starosta hlavního města. Jako technik se stal jedním z evropských znalců kanalizační problematiky a jako politik pak neúnavně bojoval při hledání a obhajování nejlepších řešení. 219 16. 7. 1884 vyhlásilo Zastupitelstvo královského hlavního města Prahy soutěž na generelní projekt řešení pražské kanalizace. Výsledkem projektu měl být jednotný systém pro všechny části města s pozdější možností napojení okolních předměstí. Systém odvádějící dešťovou i splaškovou vodu nesměl být v obvodu města Prahy vyústěn přímo do Vltavy. Ve lhůtě do 1. 3. 1885 se sešlo 5 projektů, z nichž žádný – především pro nedostatek podkladů – zcela nesplnil zadání, a tak soutěž skončila bez úspěchu. V roce 1886 byl sestaven nový „Program na vypracování detailního projektu na čištění a odvodňování král. hl. m. Prahy a na provedení téhož“, jehož součástí byl i návrh na zřízení kanalizační kanceláře. O dva roky později sbor obecních Obr. 10 Čeněk Gregor, 1893 starších tento návrh přijal a kancelář, ve složení Ing. Josef Václavek, Ing. Vincenc (Čeněk) Ryvola (1849– 1917) a Ing. Eduard Máslo (1861–1926), byla založena. Měla sestavit potřebné podklady včetně zdokumentování stávajících stok, detailní nivelace Prahy a zajištění údajů o podzemních vodách a povodních. Na její činnost dohlížela městskou radou zvolená dozorčí kanalizační komise, jejímž členem byl i Čeněk Gregor. 26. 7. 1889 předložila kanalizační kancelář na schůzi dozorčí kanalizační komise svůj „Program na vypracování generelního projektu na čištění a odvodňování města Prahy a předměstí“. Pro další práci ale nebyla oslovena a tak kancelář de facto zanikla. Již v lednu 1889 vyzvala pražská obec ke spolupráci na kanalizačním projektu významné evropské experty, například dr. J. F. Hobrechta z Berlína, Ing. W. H. Lindleye z Frankfurtu nad Mohanem, Ing. Kaumanna z Vratislavi, Ing. Hallnsteina z Mnichova a Ing. Kaftana z Prahy. Z oslovených expertů měli zájem o zpracování projektu pouze dr. Hobrecht, Ing. Kaftan a Ing. Kaumann, přičemž na doporučení prvně jmenovaného v říjnu 1889 městská rada uzavřela výhradní smlouvu na společný projekt, dle které byl Hobrecht hlavním poradcem a Kaftan byl pověřen hlavními úkoly. Návrh řešící území 1651 hektarů byl hotov v březnu 1891, ale neřešil čištění, pouze sváděl odpadní vody pod Holešovice s tím, že v Královské oboře měly být zřízeny sedimentační nádrže. Takový postup městské rady vzbudil pobouření. Městští inženýři Václavek a Ryvola (členové kanalizační kanceláře) vypracovali vlastní projekt řešící území 2202 hektarů a obci ho ostentativně darovali. Odkanalizované území bylo rozděleno na dvě výšková pásma, přičemž vody z horního pásma měly být provedeny tunelem pod Letnou. Čistírna sestávající z hrubého předčištění v lapači písku a sedimentace v kruhových nádržích s chemicky podporovaným srážením byla situována do Bubenče. Věcný problém se rychle zpolitizoval, a tak nebylo únosné konkurenční projekt opominout. Muselo dojít k nestrannému posouzení návrhů, k čemuž byl vybrán inženýr William Heerlein Lindley (1853–1917), v té době působící jako stavební rada Frankfurtu nad Mohanem. Ten se podrobně seznámil s místními podmínkami i oběma projekty. Jednoznačně podpořil čistírnu v Bubenči, ale oběma návrhům vytkl nemožnost odvodňovat níže položené části města za zvýšených průtoků v řece a nedostatečný rozsah řešeného území. Ani jeden z projektů tak nedoporučil. Zatímco odborná veřejnost očekávala, že bude obnovena kanalizační kancelář, aby upravila Václavkův a Ryvolův projekt dle Lindleyových připomínek, nabídl Lindley městské radě zpracování projektu vlastního, což rada přijala. 220 23. 6. 1893 byla Lindleyem předložena průvodní zpráva ke generelnímu projektu včetně grafických příloh. Řešené území o rozloze 2588 hektarů zahrnovalo krom Starého a Nového Města, Josefova a Vyšehradu, tedy tehdejší Prahy, i příměstské obce Karlín, Žižkov, Královské Vinohrady, Nusle, Podolí, Smíchov, Malou Stranu, Hradčany a Holešovice – Bubny. Území bylo rozděleno na 4 kategorie, z nichž každá měla stanoveno množství odváděných splaškových a dešťových vod. Pro lijáky pak bylo stanoveno odváděné množství na 75 l/s z hektaru. Na základě historických podkladů Lindley konstatoval, že nejprudší deště se časově nesetkávají s vyššími velkými vodami. Proto byla soustava navržena tak, aby více než dvaceti výpustmi byla schopna co nejdříve převést dešťové vody do Vltavy, a to i při povodních až do úrovně 2 metrů nad normálem staroměstského vodočtu. Taková hladina odpovídá povodni s periodicitou opakování mezi 2 a 5 roky. Celé odvodnění bylo rozděleno na dvě oblasti. Oblast A tvořily ty části, které bylo s čistírnou nejúčelnější spojit tunelem pod Letnou. Oblast B byla odvodňována stokou vedoucí přes Karlín a Holešovice (obr. 11). Obě oblasti se dále dělily na dvě výšková pásma, což za dešťů chránilo níže položená území. V případě potřeby bylo totiž možné v odlehčovacích komorách vypustit do řeky veškeré vody z pásma vyššího a zajistit tak dostatečnou kapacitu hlavních sběračů a shybek ve prospěch pásma nižšího. V neposlední řadě pak bylo možné soustavu v zaplavovaném území za hranicí zátopy oddělit od soustavy v území nezaplaveném, jehož odvodnění při tom bylo zachováno. Celková délka navržené stokové sítě byla 175 839 metrů s předpokládanou cenou 6,5 milionu zlatých. Návrhový přítok na čistírnu činil 160 tisíc m3 denně. Lindleyův projekt byl 31. 3. 1894 doporučen dozorčí kanalizační komisí, 21. 4. schválen městskou radou a 2. 5. téhož roku sborem obecních starších. 14. 8. byl vydán edikt, který zahájil schvalovací řízení kanalizačního systému, a vodoprávní schválení záměru skončilo 19. 11. kladným výrokem c. k. místodržitelství. Obr. 11 kanalizační síť ve stavu k roku 1911 A zatímco 22. 4. 1895 byl Lindley dotázán, za jakých podmínek by Praze nabídl své služby při provádění kanalizace, 14. 5. téhož roku žádají Spolek architektů a inženýrů v Království českém a Inženýrská komora v Království českém městskou radu, aby řešení kanalizační otázky nebylo svěřeno Lindleyovi, ale českým odborníkům. Nakonec ale byla 25. 221 4. 1896 tříletá smlouva s Lindleyem podepsána. Jeho hlavními úkoly bylo zajistit potřebná měření, vypracovat program stavebních prací, udat základní směr a myšlenky do detailních projektů a ty schvalovat, kontrolovat provádění stavby a vypracovat instrukce pro provoz čistící stanice. Za tím účelem měl třikrát za rok přijet osobně do Prahy a v době své nepřítomnosti být v písemném styku s vedoucím městského stavebního úřadu nebo svým zástupcem v kanalizační kanceláři. Ta v roce 1896 pracovala v obsazení Ing. Jiří Soukup (1855–1938) – v letech 1896–9 Lindleyův zástupce, Ing. Josef Kořínek (1852–1924), Ing. Máslo jako konstruktér, Ing. Ryvola, Ing. Heinemann jako stavbyvedoucí, Ing. Josef Mašín (1855–1936) jako kreslič, sekretář Bořek a skladník Pešek. Přes některé spory pokračovala příprava projektu i výběr dodavatelů a na počátku roku 1898 byla stavba oficiálně zahájena výstavbou staroměstského sběrače. V říjnu již byl proražen tunel pod Letnou. Komoru, ve které se do něj, 15 metrů pod terénem a 3 metry pode dnem Vltavy, napojuje shybka, navštívil 13. 6. 1901 císař František Josef I., kterému v té době bylo 71 let. Do konce roku 1904 bylo postaveno 50 087 metrů stok za 11 206 215 korun 34 haléřů. V červenci 1899 schválila městská rada plány na stavbu čistící stanice v Bubenči předložené kanalizační kanceláří, načež byl rozdmýchán problém se zapácháním kalojemů, přičemž se diskutovalo o jejich zakrytí i chemická úpravě splašků. 27. 3. 1901 zahájilo c. k. místodržitelství řízení k vodoprávnímu povolení čistírny a již v září byly zahájeny stavební práce. 27. 6. 1906 započal zkušební provoz čistící stanice. Vše fungovalo až na drobné závady na pumpách výborně a za necelého půl roku bylo dosaženo normálního chodu všech zařízení. V rámci kolaudace, probíhající dle dobových zvyklostí po uplynutí záručních lhůt, se zdravotnímu znalci dvornímu radovi Pelcovi nelíbilo pouze mechanické čištění a navrhoval užití oxidačních nádrží, ale 15. 1. 1909 byl nakonec kolaudační výměr vydán. 30. 6. 1909 pak byla zahájena doprava kalů, sloužících ke hnojení, nádržkovou lodí dolů po Vltavě. Lindley postupně předal agendu Emanuelu Heinemannovi (1865–1924), který byl představeným kanceláře a jeho technickým zástupcem (1900–1920) a s Prahou se rozloučil na zasedání dozorčí rady pro kanalizaci 10. 3. 1909. Vytvoření Velké Prahy v roce 1920 znamenalo napojení nových území a zásah do Lyndleyovy koncepce. Na to reagoval Ing. Máslo generelem, který předložil v roce 1925. Dle přepočtu byl stokový systém schopen odpadní vody převést, ale kapacitně nevyhověla čistící stanice v Bubenči, která proto roku 1927 prošla modernizací. O šest let později proběhla soutěž na generelní projekt čistíren na území Prahy, ve které se sešlo 15 návrhů, z nichž žádný neuspěl, a tak roku 1947 prošla Bubenečská čistírna další modernizací. Ani pak nedokázala čistit všechny přiváděné vody, a proto bylo v roce 1954 rozhodnuto o výstavbě nové mechanicko-biologické ústřední čistírny odpadních vod na Císařském ostrově. Jejím zprovozněním v roce 1967 Lindleyova čistírna provoz ukončila a kolotoč diskusí, kapacitních problémů a Obr. 12 strojovna kalových čerpadel, 30. léta modernizací přenechala své 222 nástupkyni. Historická budova zůstala zálohou pro případ nouze, ale ještě počátkem 80. let 20. století sloužily původní usazovací nádrže jako manipulační jímky na kal z nové čistírny, spolehlivě čerpaný osmdesátiletými kalovými pumpami (obr. 12). 26. 4. 1991 byl areál čistírny prohlášen za národní kulturní památku a následně v něm vzniklo Muzeum Stará čistírna. Kanalizační soustava za povodně V průběhu druhé poloviny 20. století se Praha dál rozrůstala administrativně (1968, 1974) i stavebně, na což reagovala i její kanalizační síť, která v roce 2001 sestávala z 2 500 km stok a 520 km přípojek. V srpnu 2002 infrastrukturu metropole prověřila extrémní povodeň. V průběhu první povodňové vlny, kdy řekou protékalo 400 m3/s, došlo 7. 8. nad městem k výrazným srážkám. V odlehčovacích komorách byly ve funkci zpětné klapky, které umožňovaly plynulý odtok odlehčených dešťových vod. Stoupající hladina si vyžádala uzavření výtoku z ÚČOV a přečerpávání povodňovou čerpací stanicí a 9. 8. i uzavření hradidel v odlehčovacích komorách na síti. Následné lokální, ale dlouhotrvající srážky způsobily problémy na uzavřených odlehčovacích komorách. Tam, kde byly osazeny oba uzávěry, byla 11. 8. hradidla otevřena, aby klapky v závislosti na výšce vltavské hladiny umožnily snížení tlaku v systému. V průběhu povodně došlo na některých místech k výronu vody do dosud nezaplavených území přes kanalizační vpusti. Obecně se ale osvědčilo rozdělení kanalizace na dolní a horní pásmo, což je princip, který byl moderní pražské kanalizaci dán do vínku již Lindleyovým generelem. Rovněž osazení většiny odlehčovacích komor šoupětem i zpětnou klapkou systému pomohlo. Ochranu kanalizace před zaplavením povodňovou vodou v takovém případě zajišťuje zpětná klapka, která může automaticky reagovat na změny hladiny ve vodoteči a kanalizaci a v případě přetlaku v systému umožňuje odlehčení odpadních vod a snížení tlaku. Šoupě se pak uzavírá až ve stavu, kdy je vyčerpán retenční objem stokové sítě a hladina ve vodoteči by mohla stoupnout nad nejnižší místa v chráněném území. Pro nové protipovodňové hradidlové komory na odlehčeních a zatrubněných potocích proto bylo vystrojení šoupětem i klapkou ukotveno jako standard. Opatření na kanalizaci Na základě projektu Řešení protipovodňové ochrany stokové sítě byla nově navržená čerpací místa na kanalizaci rozdělena podle čerpaného množství. Pro místa a čerpaným množstvím do 400 l/s bylo rozhodnuto o použití mobilních sacích čerpadel (obr. 13), v komorách s větším návrhovým množstvím pak byla navržena trvale osazená ponorná odstředivá čerpadla, napájená mobilními motorgenerátory. Obr. 13 mobilní sací čerpadla Doplnění čerpacích míst bylo zapracováno do projektů jednotlivých etap stavby protipovodňových opatření, v rámci které hlavní město do konce roku 2005 vybudovalo hradidlové komory na území Malé Strany, Karlína, Libně, Holešovic, Výtoně, Podolí, Smíchova a Modřan. Do konce roku 2010 přibyly 223 komory ve Zbraslavi, Radotíně a Troji. Na podzim 2011 byla zahájena stavba v Chuchli. Investicí Pražské vodohospodářské společnosti (PVS) došlo v letech 2007 a 2010 také k rekonstrukci stávajících hradidlových komor. Stabilní čerpadla a mobilní motorgenerátory pro čtyři hradidlové komory ve vnitřním městě pořídila na přelomu let 2005–6 PVS. Mobilní čerpadla pro vnitřní město zakoupil v roce 2006 odbor městského investora MHMP a o čtyři roky později je dokoupil i pro město vnější. Systém protipovodňových opatření na území ÚČOV se tak postupně rozrostl na 100 hradidlových komor se 117 hradítky a 63 zpětnými klapkami, 4 stabilní povodňové stanice o celkovém výkonu 2800 l/s, 11 čerpacích míst pro nasazení mobilních čerpadel o celkovém výkonu 2700 l/s, povodňovou čerpací stanici v Libeňských přístavech a povodňovou čerpací stanicí ÚČOV. Povodí pobočné ČOV ve Zbraslavi pak chrání 12 hradidlových komor s 12 hradítky a 14 zpětnými klapkami, 6 stabilních čerpacích stanic o celkovém výkonu 5400 l/s a 4 čerpací místa celkem s 800 l/s pro čerpadla mobilní. Závěr Každá povodeň by nám měla připomenout respekt, který bychom k přírodě a síle živlů měli chovat. Při bilancování ku příležitosti desátého výročí pětisetleté povodně v Praze spatříme novou 21,5 kilometru dlouhou protipovodňovou linii, která je v délce 6,4 kilometrů zajišťována mobilním hrazením a nalezneme 112 hradidlových komor a peloton čerpací techniky – bezesporu smělé dílo. Při ohlédnutí do historie pak musíme obdivovat, kolik úsilí věnovali naši předchůdci ochraně svého města a jak důmyslná a nadčasová řešení použili při budování jeho kanalizace. Doufejme tedy, že v dalších dokážeme jejich i své dílo řádně udržovat, aby – až to bude potřeba – naši následovníci stejně ocenili i naši práci. Literatura [1] VOTRUBA L., PATERA A.: Povodně v Čechách v dílech českých historiků (11. – 19. století), ISBN 80-02-01681-5, ČVTVHS, Praha 2004. [2] PYTL V. a kolektiv: Praha a Vltava, Řeky, potoky a vodní nádrže Velké Prahy, ISBN 80- 903481-2-2, MILPO MEDIA s.r.o., Praha 2005. [3] JÁSEK J.: William Heerlein Lindley a pražská kanalizace, ISBN 80-86197-65-4, Archiv hl. m. Prahy a Scriptorium, Praha 2006. [4] DOLEJŠ M., ZÁHROBSKÝ D., 2010. Protipovodňová ochrana pražské stokové sítě. In:Sborník přednášek konference Městské vody 2010. Brno: ARDEC s.r.o., s. 75-82, ISBN: 978-80-86020-71-6 [5] Generel odvodnění hlavního města Prahy, Řešení protipovodňové ochrany stokové sítě, Zpráva o funkci stokové sítě v průběhu povodně v srpnu 2002, DHI Hydroinform, a.s. Hydroprojekt CZ, a.s., Praha 2003 [6] NOVÁK J., 2005. Loučení s Libeňským přístavem a s větší části Holešovického přístavu, Věstník Klubu Za starou Prahu, roč. 2005, č. 2, ISSN 1213-4228 Kontakty na autora Ing., Ondřej Pytl, Vodohospodářský rozvoj a výstavba a.s., Nábřežní 4, 150 56 Praha 5, e-mail: [email protected] 224 PROTIPOVODŇOVÁ OPATŔENÍ V POVODÍ VLTAVY P e tr KU B AL A 1 , Kar e l BŘ EZ IN A 2 , J ar os la va N I ET SCH EO V Á 3 Abstrakt Katastrofální povodeň v roce 2002 způsobila v povodí Vltavy značné škody, mimo jiné i na majetku státu s právem hospodařit pro Povodí Vltavy, státní podnik. Za období uplynulých deseti let se v povodí Vltavy vykonalo mnoho práce, vedoucí ke snížení škodlivých účinků povodní jako takových, ať se již jedná o realizaci staveb na ochranu před povodněmi, nebo o další činnosti s ochranou před povodněmi související, jako např. stanovování záplavových území, zahuštění monitorovacího systému, zpracování studií odtokových poměrů, zpracování a schválení plánů oblastí povodí, zpracování map povodňových rizik atd. Postupně se realizovaly úkoly, které vyplynuly ze Zprávy o vyhodnocení povodně 2002. Povodňové škody Katastrofální povodeň v roce 2002 byla způsobena dvěma mimořádně vydatnými vlnami srážek ve dnech 6. – 7.8. 2002 a 11. – 13.8. 2002, které postupně zasáhly téměř celé území povodí Vltavy a způsobily extrémní průtoky na bezmála všech tocích ve správě státního podniku Povodí Vltavy. Povodeň, která tím vznikla, překročila objemově i velikostí průtoků na mnoha lokalitách všechny známé povodňové průtoky a některé značky velkých vod byly při kulminacích skryty pod hladinou vody. První bezprostřední odhad přímých škod na majetku státu s právem hospodařit pro Povodí Vltavy, státní podnik, z katastrofální povodně v srpnu 2002 byl proveden v září 2002. Celková škoda byla odhadnuta na 1 900 mil. Kč s tím, že v době vysokých průtoků nebylo možné stanovit přesný rozsah poškození, např. vývarů pod velkými vodními díly Vltavské kaskády a zaměřit objemy povodňových nánosů v korytě řeky Berounky. Po upřesnění činily přímé škody 2 600 mil. Kč, z toho škody na dopravně významné vltavské vodní cestě představují cca 500 mil. Kč. Vyčíslená výše škod zahrnovala také finanční objem na případný nutný výkup pozemků tam, kde došlo po povodni v srpnu 2002 ke změnám koryt vodních toků a nebylo žádoucí nebo možné obnovovat původní stav. V období 2002 až 2005 bylo odstraňování povodňových škod z hlediska finančního krytí nákladů realizováno prostřednictvím: programu Ministerstva zemědělství ČR 229 110 „Odstranění následků povodní na státním vodohospodářském majetku“, v podprogramu 229 113 „Odstranění následků povodní roku 2002“ bylo realizováno 325 akcí v celkovém finančním objemu 1 676 mil. Kč. Z podprogramu 229113 bylo čerpáno 1 608 mil. Kč a z vlastních zdrojů podniku bylo jako spoluúčast na programovém financování vynaloženo 68,1 mil. Kč, programu Ministerstva dopravy ČR 227820 „Obnova dopravní infrastruktury ve vlastnictví státu po povodních 2002“, v podprogramu 227824 „Obnova staveb vodní dopravy po povodni 2002“ bylo realizováno 53 akcí v celkovém finančním objemu 350,1mil. Kč. Z podprogramu 227824 bylo čerpáno 343 mil. Kč a z vlastních zdrojů podniku bylo jako spoluúčast na programovém financování vynaloženo 7,6 mil. Kč, z vlastních zdrojů státního podniku Povodí Vltavy bylo mimo spolufinancování obou programů vynaloženo 344 mil. Kč z toho v roce 2002 na odstranění nejnaléhavějších povodňových škod po povodni 68 mil. Kč. Při posuzování nutnosti urychleně odstranit povodňové škody se bralo prioritně v úvahu zabezpečení kritických míst pro případ další povodně, 225 dotace z Fondu solidarity Evropské unie prostřednictvím Ministerstva zemědělství ČR bylo realizováno 46 akcí v celkovém finančním objemu 41,5 mil. Kč, dotace z Fondu solidarity Evropské unie prostřednictvím Ministerstva průmyslu a obchodu ČR byly 4 akce v celkovém finančním objemu 3,5 mil. Kč. Vedle těchto zdrojů financování byly v letech 2002 až 2003 čerpány finance i z programu Ministerstva zemědělství Prevence před povodněmi, kde hlavní akcí byla rekonstrukce Novořecké hráze. Celkové náklady na opravu a zlepšení ochranné funkce této hráze dosáhly 95,5 mil. Kč. Cílem programů na odstranění povodňových škod z roku 2002 byla obnova porušených koryt vodních toků a vodních děl, ochranných protipovodňových hrází, obnovení průtočných profilů koryt vodních toků a provedení účelových stabilizačních staveb. V roce 2005 státní podnik Povodí Vltavy úspěšně ukončil odstraňování povodňových škod z roku 2002. Ke všem akcím realizovaným z dotačních programů bylo vydáno Závěrečné vyhodnocení akce. Naplňování úkolů vyplývajících z vyhodnocení povodně Po povodni Vláda České republiky svým usnesením č. 977 ze dne 7. října 2002 zadala zpracování projektu Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úpravy systému prevence před povodněmi. Práce na projektu byly rozděleny do čtyř etap. Výsledkem projektu byly souhrnné podklady: Zpráva o meteorologických příčinách katastrofální povodně v srpnu 2002 a vyhodnocení extremity příčinných srážek (předložena v prosinci 2002), Zpráva o hydrologickém vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úprav systému prevence před povodněmi (předložena v březnu 2003), Výsledná zpráva o projektu Vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrh úpravy systému prevence před povodněmi (projednána Vládou ČR dne 21.1.2004), publikace výsledků projektu v tisku, odborných časopisech, mezinárodní prezentace a výroba dokumentárního filmu. Projekt přinesl mnoho závěrů a byly definovány určité úkoly, jejichž naplněním by mělo dojít k zlepšení řešení situací v průběhu povodně i v rámci realizace preventivních opatření k ochraně před povodněmi. Některé úkoly vyplývající z vyhodnocení povodně jsou: Zlepšení informovanosti povodňových orgánů o povinnostech, které mají v rámci hlásné a předpovědní povodňové služby Při školeních pro zástupce obcí s rozšířenou působností, která organizují krajské úřady, ale i při školení zástupců obcí, která provádí obce s rozšířenou působností, se snažíme zprostředkovat reálné situace, aby si pod příslušnými ustanoveními vodního zákona či metodického pokynu hlásné a předpovědní povodňové služby uměli členové povodňových komisí představit, proč jsou v legislativě kodifikována a jak je důležité je během povodně provádět. Jde především o zavedení pozorovatelů na profilech hlásné povodňové služby a o vedení povodňové knihy, o předávání informací o vyhlášených, případně odvolaných stupních povodňové aktivity nejen správci toku, ale rovněž povodňovému orgánu níže po toku. 226 Zlepšení předpovědních podkladů Centrální vodohospodářský dispečink spolupracoval v letech 2007 až 2011 s Českým hydrometeorologickým ústavem na grantovém projektu „Výzkum a implementace nových nástrojů pro pravděpodobnostní předpovědi ve vodohospodářské praxi“. V rámci tohoto projektu byla vyvinuta metoda a nástroje pro přípravu pravděpodobnostních předpovědí, které – mimo svůj prvotní význam, tedy vymezení rizika, že zvýšené průtoky nastanou – umožňuje kvantifikovat zajištěný přítok do nádrží v delším časovém horizontu a tedy umožňuje provádět předvypouštění nádrží při hrozící povodni s vědomím, že pokud by povodeň nenastala, bude možné akumulovanou vodu znovu doplnit a zajistit tak všechny ostatní funkce té které nádrže. Vyhodnocení zásob vody ve sněhu V rámci zmíněného projektu byl na Českém hydrometeorologickém ústavu vyvinut nástroj na analýzu zásob vody akumulované ve sněnu s využitím geografického informačního systému, který umožňuje stanovit množství vody ve sněhu přesněji, podle potřeb správců vodních děl. Vyhodnocení zásob vody ve sněhu se provádí stále jednou týdně, častější je jen při očekávání výrazného vzrůstu teplot v jarním období, resp. očekávání velkých srážek. Vybavování měrných profilů měřením s dálkovým přenosem Od roku 2002 do současnosti několikanásobně vzrostl počet profilů kategorie A a B hlásné a předpovědní povodňové služby, které jsou vybaveny telemetrickou stanicí s přenosem dat v reálném čase, a to jak ze strany Českého hydrometeorologického ústavu, tak se strany správce vodního toku. V současnosti nejsou tímto způsobem měření vybaveny jen některé hlásné profily kategorie A a B.Zveřejňování dat z měrných profilů v aplikaci Stavy a průtoky Vzhledem k očekávanému a v mnoha případech i ověřenému mimořádnému zájmu veřejnosti o data z měrných profilů na vodních tocích byla provedena opatření pro zajištění co možná největší stability a dostupnosti této aplikace i při mimořádné frekvenci dotazů. Server, na kterém státní podnik Povodí Vltavy aplikaci provozuje, je umístěn v hostingovém centru na páteřních linkách internetu, kde je garantovaná mimořádná dostupnost. V současnosti jsou všechna data z měřících stanic zobrazována na internetu v co možná nejkratším čase, tak aby byla zabezpečena maximální informovanost účastníků ochrany před povodněmi. Protipovodňová opatření v povodí Vltavy Státní podnik Povodí Vltavy má nepřetržitý provoz centrálního vodohospodářského dispečinku . Dále podnik modernizoval a zahustil monitorovací síť na vodních tocích ve své správě, jak je uvedeno výše. Data z telemetrických stanic se prostřednictvím sítí mobilních operátorů shromažďují, ukládají do databází a předávají dál do navazujících systémů a aplikací, především do aplikace Stavy a průtoky. Monitorovací systém byl zejména v posledních letech zásadně modernizován, postaven na ověřených a spolehlivých softwarových technologiích, a to jednak z důvodu stability a zajištění nepřetržité funkčnosti a jednak pro zkrácení doby od získání dat po jejich zveřejnění. Na základě jednání státního podniku Povodí Vltavy došlo od roku 2002 k výraznému zlepšení komunikace s Českým hydrometeorologickým ústavem . Ve srovnání s rokem 2002 dostáváme v současnosti od Českého meteorologického ústavu mnohem více podkladů, které usnadňují rozhodování o manipulacích na vodních dílech. Deterministickou předpověď dostává Povodí Vltavy, státní podnik každý den, pravděpodobnostní předpověď (prozatím v testovacím provozu) bude k dispozici dvakrát týdně. Kromě toho probíhá oboustranná výměna dat z hlásných profilů, které provozují obě organizace v rámci společné měřící sítě a rovněž údaje ze srážkoměrných 227 stanic Českého hydrometeorologického ústavu a z vodních děl státního podniku Povodí Vltavy. Na základě smluvního vztahu získává státní podnik Povodí Vltavy aktuální snímky radarových odrazů a výstupy z Evropského centra pro střednědobou předpověď. Povodí Vltavy, státní podnik zavedl používání hydrologického modelu na nádržích ve správě státního podniku, protože některá povodí nad nádržemi nimž má Povodí Vltavy, státní podnik právo hospodařit nejsou z hlediska hlásné a předpovědní povodňové služby prioritní a Českého hydrometeorologického ústavu modelování přítoku do těchto vodních děl neprovádí. Pro Povodí Vltavy, státní podnik, který provozuje významná vodní díla je však velmi důležité přítok do vodních nádrží předikovat. Proto byl z vlastních prostředků Povodí Vltavy, státní podnik zakoupen srážkoodtokový model Hydrog, a predikce průtoků se provádí podle potřeby vlastními silami. Schematizace a zkušební provoz byl již proveden na povodích vodních děl Nýrsko, Švihov na Želivce, Lučina a v současnosti probíhá schematizace povodí VD Husinec. Protipovodňová opatření v povodí Vltavy tedy spočívají nejen v realizaci staveb na ochranu před povodněmi, činností vodohospodářského dispečinku, ale i v dalších aktivitách s ochranou před povodněmi souvisejících, jako např. stanovování záplavových území, zahuštění monitorovacího systému, zpracování studií odtokových poměrů, zpracování plánů oblastí povodí, zpracování map povodňových rizik atd. Protipovodňová opatření stavební povahy Po povodni v roce 2002 byly z programu Ministerstva zemědělství ČR 229 060 Podpora prevence před povodněmi realizovány v povodí Vltavy stavební akce rekonstrukce Novořecké hráze, protipovodňový uzávěr Čertovky v Praze a zvýšení retence VD Lipno I., včetně realizace strukturálních opatření, jak je uvedeno v tabulce č. 1. V rámci programu Ministerstva zemědělství ČR 129 120 Podpora prevence před povodněmi II. je již dokončeno, nebo se právě realizují akce uvedené v tabulce č.2. Jedná se o akce, jejichž navrhovateli byl státní podnik Povodí Vltavy a o akce, jejichž navrhovateli byli příslušné obce. V obrázku č. 1. je uvedena situace staveb protipovodňových opatření realizovaných státním podnikem Povodí Vltavy v období 2002 – 2012. Z uvedeného schématu je zřejmé, že stavby jsou umísťovány do míst, které byly nejvíce postiženy povodněmi v roce 2002 a 2006 a které jsou postihovány povodněmi velmi často. Záplavová území V roce 2002 byla v povodí Vltavy délka stanovených záplavových území 3 585 km. V roce 2012 je evidována délka stanovených záplavových území 4 196 km. Nárůst délky stanovených záplavových území oproti roku 2002 je o 611 km, tedy o 11 % , kdy tento nárůst vyjadřuje počet km nově stanovených záplavových území. Podstatné je však to, že za období 2002 – 2012 bylo zpracováno celkem 2 635 km záplavových území, kdy byla aktualizována již stanovená záplavová území a to právě s ohledem na průběh katastrofické povodně i povodně z roku 2006. Záplavová území jsou administrativně určená území, která mohou být při výskytu přirozené povodně zaplavena vodou. Jejich návrh zpracuje a předkládá vodoprávnímu úřadu správce vodního toku. Vodoprávní úřad může správci vodního toku uložit povinnost předložit takový návrh, vyplývá-li to z plánů v oblasti povodí. V rámci tohoto návrhu předkládá správce vodního toku i návrh aktivních zón záplavového území podle nebezpečnosti 228 povodňového průtoku v zastavěných územích, území zastavitelných podle územně plánovací dokumentace, chatových osadách, zahrádkářských koloniích a dalších územích. Navrhování aktivních zón záplavového území není nijak oficiálně upraveno, ačkoliv to má zásadní význam pro dotčené obce a vlastníky nemovitostí. Využití nemovitostí v aktivních zónách záplavových území je, z důvodu ochrany před povodněmi, podstatně omezeno a možnost jejich zástavby je téměř vyloučena – s výjimkou staveb souvisejících s korytem vodního toku, jako jsou vodní díla k odběru vody, odvádění odpadních nebo srážkových vod do vodních toků nebo stavby nezbytné dopravní a technické infrastruktury. Jestliže správce vodního toku předloží návrh záplavového území, je vodoprávní úřad povinen záplavové území stanovit formou opatření obecné povahy. Stanovování záplavových území je administrativní postup zjišťování skutečného stavu v konkrétním území – tj. zjišťování průmětu hladiny návrhové povodně (Q100) s terénem v konkrétním místě, průmětu hladiny vody při průtoku vody při Q5, Q20 a při nejvyšší známé povodni v daném místě. Postup při zpracování návrhu záplavového území je přesně stanoven vyhláškou č. 236/2002 Sb., o způsobu a rozsahu zpracování návrhu a stanovování záplavových území. Především jsou stanoveny podklady, z nichž správce vodního toku při zpracování návrhu vychází a obsah zpracovaného návrhu. Zároveň je stanoveno, že zahájení práce na zpracování návrhu záplavového území je správce vodního toku povinen oznámit příslušnému vodoprávnímu úřadu, který může postup zpracování návrhu záplavového území v konkrétním území ovlivnit. Návrh záplavových území je předkládán na mapách v měřítku 1:10 000. Tím je dána i přesnost jejich vymezení v terénu – čili 1 mm na mapě reprezentuje 10 m v terénu. Návrh záplavového území se vždy zpracovává pro reálné území a je respektován jeho skutečný stav – jsou respektovány existující stavby, terénní úpravy, přirozené i umělé terénní nerovnosti bez ohledu na to, zda jde o stav legální. Postup stanovování záplavových území opatřením obecné povahy má některé významné problémy. Především, k návrhu záplavového území může každý, jehož práva, povinnosti nebo zájmy mohou být opatřením obecné povahy přímo dotčeny, uplatnit u vodoprávního úřadu písemné připomínky nebo, na veřejném projednání ústní připomínky. Tyto připomínky je vodoprávní úřad povinen použít jako podklad pro opatření obecné povahy a vypořádat se s nimi v jeho odůvodnění. Projednání opatření obecné povahy v oblasti vodního hospodářství je podle vodního zákona, vždy veřejné, nestanoví-li vodoprávní úřad v konkrétním případě jinak. To je, v případě tak exaktního postupu jako je stanovování záplavových území, značný problém, protože k správně vypočítanému průmětu návrhové povodně s terénem lze mít jen s obtížemi oprávněné připomínky. Proto se stanoveným postupem stanovování záplavových území značně komplikuje, a to jak pro vodoprávní úřady, tak zejména pro správce vodních toků, kteří jsou vodoprávními úřady žádáni o vyjádření a posuzování každé takové připomínky. Rovněž veřejné projednání návrhu záplavového území není praktické právě proto, že exaktně vypočtený návrh nelze ani při veřejném projednání nijak ovlivnit. Stanovená záplavová území jsou určena pro základní informaci především příslušným dotčeným stavebním úřadům, v jejichž územním obvodu se stanovené záplavové území nachází, že v daném úseku vodního toku může dojít k rozlivu N-letých průtoků (povodňových průtoků) z koryta vodního toku do území. 229 Proto je třeba souhlasu vodoprávních úřadů ke stavbám, k těžbě nerostů nebo terénním úpravám v záplavových územích a také k stavbám nebo zařízením na pozemcích, na nichž se nacházejí koryta vodních toků a na pozemcích s nimi sousedících, pokud tyto stavby a zařízení ovlivní vodní poměry. Tímto souhlasem, pokud je udělen, stanoví vodoprávní úřady podmínky pro umístění stavby a její provádění, pro těžbu nerostů nebo pro realizaci terénních úprav s ohledem na případný průtok N-letých průtoků. Tento souhlas vodoprávních úřadů, pokud je udělen, je závazný pro stavební úřady a pro jejich úřední činnost. Není-li takový souhlas udělen, nesmí stavební úřady takovou stavbu ani umístit na předmětném pozemku nebo ji povolit. Podle vyhlášky č. 500/2006 Sb., o územně analytických podkladech, územně plánovací dokumentaci a způsobu evidence územně plánovacích činností jsou stanovená záplavová území zahrnuta do informací o stavu území v rámci přípravných prací na zpracování územně plánovacích dokumentací, následně jako limit využití území v grafické části průzkumů a rozborů daného území a zejména pak ve výkresu limitů využití území vlastní územně plánovací dokumentace. Kromě toho úroveň hladin N-letých průtoků při povodni použitá pro návrh na stanovení záplavových území nemohou být pro svůj orientační charakter i poplatnost době zjištění, použity pro konkrétní výškové umístění nových staveb, zařízení nebo provádění činností v těchto záplavových územích vzhledem ke změnám, které nastaly v území od jejich stanovení – např. změna výšky porostů, lesa. Ministerstvo životního prostředí spravuje informační systém veřejné správy pro evidenci záplavových území podle vodního zákona a podle vyhlášky č. 391/2004 Sb., o rozsahu údajů v evidencích stavu povrchových a podzemních vod a o způsobu zpracování, k ukládání a předávání těchto údajů do informačních systémů veřejné správy. Odborné podklady a studie Státní podnik Povodí Vltavy průběžně zpracovává mimo jiné studie odtokových poměrů na vodních tocích, studie zvláštních povodní, generely PPO (viz. Tabulka č.1) ze kterých vyplývají případné možnosti na opatření na ochranu před povodněmi a další studie financované z programu Ministerstva zemědělství ČR 229 060. Dále byl podnik pořizovatelem schválených Plánů oblastí povodí Horní Vltavy, Berounky a Dolní Vltavy, ve spolupráci s příslušnými kraji. V rámci pořizování těchto plánů byli kraji zpracovány tzv. krajské koncepce nebo studie protipovodňové ochrany. V rámci těchto koncepcí byla na základě dostupných podkladů analyzována celková situace ohrožení jednotlivých sídel povodněmi, byly určeny obce ohrožené povodněmi a stupeň tohoto ohrožení (jednotlivé objekty a počet trvalých obyvatel). Příslušné návrhy byly projednány s jednotlivými dotčenými obcemi. Navržená opatření z těchto koncepcí byla následně začleněna do plánů oblastí povodí. Do programů opatření (závazná část POP s realizací do roku 2015) pak byly zařazeny vlastní akce správce povodí a dále investiční akce pro jednotlivé obce, kde bylo zajištěno programové financování – kromě hlavního města Prahy, která realizaci protipovodňových opatření financovala z vlastních zdrojů. Zbytek návrhů byl zařazen do kategorie ostatní opatření s realizací po roce 2015. V současné době státní podnik Povodí Vltavy pořizuje mapy povodňového nebezpečí a povodňových rizik, které se zpracovávají na základě Směrnice evropského parlamentu a Rady 2007/60/ES o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik (Povodňová směrnice), která byla 230 implementována do české legislativy tzv. velkou novelou vodního zákona (zákon č. 150/2010 Sb.). Systém vyhodnocování a zvládání povodňových rizik se skládá ze tří stupňů: 1. Vymezení oblasti s potenciálně významným povodňovým rizikem do 22.12.2011 – toto vymezení již proběhlo a přehled oblastí je zveřejněn na www.povis.cz. 2. Zpracování mapy povodňového nebezpečí a povodňových rizik a jejich zveřejnění je ve vymezených oblastech s potenciálně významným povodňovým rizikem a jejich zveřejnění je do 22.12.2013. 3. Zpracování plánů pro zvládání povodňových rizik a zveřejnění k připomínkám do 22.12.2014 a konečné projednání (schválené) verze do 22.12.2015. Nejnáročnější částí celého systému je zpracování map povodňového nebezpečí a map povodňových rizik, které zajišťují správci povodí s finanční podporou Operační program životního prostředí . Mapy se zpracovávají podle Metodiky tvorby map povodňového nebezpečí a povodňových rizik, která byla zpracována Výzkumným ústavem T.G.Masaryka, veřejnou výzkumnou institucí. v rámci pracovní skupiny pro implementaci povodňové směrnice, jejíž činnost probíhá v gesci Ministerstva životního prostředí ČR . Povodí Vltavy, státní podnik zajišťuje zpracování map povodňového nebezpečí a povodňových rizik v oblastech povodí Horní Vltavy, Berounky a Dolní Vltavy na úsecích vodních toků v celkové délce 784,1 km, což je 26,4 % z celkové délky v ČR (2 965,7 km). Mapy povodňového nebezpečí a povodňových rizik budou vycházet z výsledků hydraulických 1D nebo 2D modelů. Výsledkem mapování bude podrobný popis rizikových oblastí z hlediska ohrožení povodněmi s ohledem na stávající využití území. Standardní scénáře posouzení využití území a možných rizik budou provedeny pro povodňové průtoky pro Q5, Q20, Q100 a pro přezkoušení bezpečnosti slouží i scénář pro extrémní povodeň Q500. Mapy budou uloženy v centrálním datovém skladu, budou veřejně přístupné a budou sloužit jako jeden z podkladů pro územní plánování a pro přípravu plánů pro zvládání povodňových rizik. Informování veřejnosti Na počátku roku 2003 byla spuštěna Aplikace stavy a průtoky. Od té doby se tato aplikace rozšířila například o údaje o stavech na nádržích, nebo o údaje ze srážkoměrných stanic. Tím, že zveřejňuje aktuální hydrologická a meteorologická data významným způsobem pomáhá v průběhu povodňových situací včasnou informovaností řešit případné problémy. Využívají ji jak účastníci ochrany před povodněmi, tak veřejnost. Zcela zásadním problémem se ukázala dostupnost internetových stránek při povodní, kdy se mnohonásobně zvýší počet přístupů. Například při povodni na jaře 2006 bylo zaznamenáno cca 100 000 přístupů během jednoho dne. Povodňové komise Území povodí státního podniku Povodí Vltavy se rozkládá na území sedmi krajů . V šesti z nich (v Ústeckém jsou ve správě našeho podniku jen marginální plochy povodí) jsou zaměstnanci státního podniku Povodí Vltavy členy povodňových komisí a také členy některých pracovních skupin. V povodňových komisích všech obcí s rozšířenou působností je členem zaměstnanec státního podniku Povodí Vltavy, pokud se území v územní působnosti obce s rozšířenou působností rozkládá v územní působnosti dvou závodů státního podniku 231 Povodí Vltavy, jsou v některých případech v komisi zástupci obou závodů. Celkem je v povodňových komisí členem 63 zaměstnanců. Zaměstnanci v rámci komise projednávají případné využití infrastruktury státního podniku Povodí Vltavy pro zmírnění účinků povodně, pomáhají s interpretací hydrologických předpovědí a informačních zpráv, které vydávají vodohospodářské dispečinky a zajišťují komunikaci mezi povodňovým orgánem a a správcem povodí, případně i správcem vodního toku jímž je Povodí Vltavy, státní podnik . Závěr Závěrem lze snad jen konstatovat, že jak nám již ukázala historie i zkušenosti z celého světa, povodním jako přirozenému přírodnímu jevu, a bohužel ani těm katastrofickým, zabránit nelze, a tak realizované protipovodňové stavby pouze sníží rozsah škod a rizika ohrožení životů v daných lokalitách. Snižování škod způsobených povodní, včetně ochrany lidských životů, lze samozřejmě zabezpečovat i dalšími způsoby, jako je např. respektováním záplavových území a zákazu budování staveb v aktivních zónách záplavových území. Literatura [1] POVODÍ VLTAVY, státní podnik, 2003. Souhrnná zpráva o povodni v srpnu 2002 [2] MINISTERSTVO ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ ČR, Výsledná zpráva o projektu vyhodnocení katastrofální povodně v srpnu 2002 a návrhu úpravy systému prevence před povodněmi, 2004 [3] POVODÍ VLTAVY, státní podnik, interní podklady Kontakty na autory 1. RNDr. Petr Kubala, Povodí Vltavy, státní podnik, Holečkova 8, 150 24 Praha 5, e-mail: [email protected] 2. Ing. Karel Březina, Povodí Vltavy, státní podnik, Holečkova 8, 150 24 Praha 5, e-mail: [email protected] 3. Jaroslava Nietscheová, prom práv, Povodí Vltavy, státní podnik, Holečkova 8, 150 24 Praha 5, e-mail: [email protected] 232 Tab. 1 Akce realizované v rámci programu 229 060 Podpora prevence před povodněmi I P.č. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Název akce Rok ukončení realizace Rekonstrukce Novořecké hráze v km 0,100-3,550 Studie zvýšení retence VD Lipno I. včetně realizace strukturálních opatření Uzávěr napájecího kanálu Čertovky Aktualizace záplavového území Berounky č. km 7,545-136,8 Studie vyhodnocení záplavové čáry povodně 08/2002 Aktualizace záplavového území Křemžského potoka č. km 0-28 Studie odtokových poměrů Vltavy v úseku Klecany - Mělník Studie odtokových poměrů v povodí Blanice se zaměřením na obce Vodňany a Bavorov Studie odtokových poměrů Vltavy v úseku Štěchovice - Zbraslav Generel PPO v povodích Mže, Radbuzy, Úslavy a Úhlavy Studie odtokových poměrů Vltavy v úseku VD Lipno II až České Budějovice Studie odtokových poměrů v povodí Otavy se zaměřením na obce Písek, Strakonice, Horažďovice a Sušice Studie odtokových poměrů toku Stropnice v obci Petříkov a Jílovice Studie odtokových poměrů Dehtářského potoka pod rybníkem Dehtář Studie odtokových poměrů Bezdrevského potoka v obcích Hluboká nad Vltavou a Zliv Studie odtokových poměrů toku Lomnice v obci Buzice Studie odtokových poměrů řeky Volyňky v obci Čkyně Studie zvláštní povodně na Vltavské kaskádě Studie zvláštní povodně z VD Lipno I a VD Lipno II Studie zvláštní povodně z VD Římov Studie zvláštní povodně z VD Želivka Studie zvláštní povodně z VD Nýrsko Studie zvláštní povodně z VD Husinec Studie zvláštní povodně z VD Láz, VD Pilská, VD Záskalská, VD Dráteník a VD Obecnice Studie zvláštní povodně z VD Lučina Studie zvláštní povodně z VD Pilská, VD Strž a VD Staviště Studie zvláštní povodně z VD Trnávka a VD Sedlice 233 2003 2006 2005 2005 2003 2003 2005 2005 2005 2005 2005 2005 2006 2006 2006 2006 2006 2005 2005 2005 2005 2005 2005 2005 2005 2005 2006 Tab. 2 Akce realizované v rámci programu 129 120 Podpora prevence před povodněmi II P. č. Název akce stav přípravy k 30.6.2012 I. VLASTNÍ AKCE POVODÍ VLTAVY 1 2 3 4 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Rozdělovací objekt Novořecké splavy Rekonstrukce Novořecké hráze km 3,52 - 625 Litavka, Králův Dvůr - úprava koryta km 5,821 - 7,120 Vltava, České Budějovice - úprava koryta ř.km 233,1 - 239,5 Stavba č. 0012 „Protipovodňová opatření na ochranu hlavního města Prahy, etapa 0007 Troja, část 11 Troja, SO 20 Plzeň - Berounka - komplexní opatření v oblasti Roudné Český Krumlov - úprava koryta a prohrábka Vltavy, ř. km. 281,514 - 282,432, 282,517 - 282,772 Vodní dílo Římov - zvýšení bezpečnosti při povodních VD Záskalská - zapezpečení VD před účinky velkých vod VD Dráteník - zapezpečení VD před účinky velkých vod VD Lipno I–zvýšení retence–opatření v nádrži VD Pilská u Příbrami – zabezpečení VD před účinky velkých vod VD Lipno II – zvýšení bezpečnosti vodního díla při povodních PPO města Strakonice VD Hracholusky – rekonstrukce uzávěru bezpečnostního přelivu Vltava, Český Krumlov – úprava jezu Jelení lávka ř.km 282,490 II. AKCE NAVRHOVATELŮ Z ŘAD OBCÍ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Domažlice, protipovodňová opatření - zkapacitnění Zubřiny Protipovodňová opatření města Blatná Soběslav - protipovodňová opatření Protipovodňová opatření – Veselí nad Lužnicí Protipovodňová ochrana města Beroun Hořovice - Červený potok ř. km 12,9 - 13,3 Protipovodňová opatření lokality Svrčovec, obec Dolany Ochranná hráz Dýšina - Nová Huť, Klabava ř.km 7,104-8,383 Protipovodňová ochrana obce Veltrusy Planá nad Lužnicí - protipovodňová opatření Protipovodňová opatření obce Dráchov Zruč nad Sázavou - protipovodňová opatření Protipovodňová ochrana Jiráskovo nábřeží ul. Budivojova - Nový most Protipovodňová opatření Bechyně - Zářečí Protipovodňová opatření na Litávce-I.etapa, úsek Králův Dvůr 5 6 7 13 14 15 234 ukončeno ukončeno ukončeno ukončeno ukončeno ukončeno ukončeno ukončeno ukončeno ukončeno ukončeno ukončeno probíhá realizace probíhá realizace probíhá realizace probíhá realizace probíhá realizace probíhá realizace probíhá realizace v přípravě v přípravě probíhá realizace v přípravě probíhá realizace probíhá realizace v přípravě probíhá realizace probíhá realizace probíhá realizace probíhá realizace v přípravě Obr. 1 Mapa protipovodňových opatření realizovaných podnikem Povodí Vltavy 235 236 POSTERY 237 MĚŘENÍ A HODNOCENÍ ZÁSOB VODY VE SNĚHOVÉ POKRÝVCE Š i mo n BER C H A 1 , J a n J IR Á K 2 Povodňové události z let 2000, 2003, 2005 a 2006, které byly způsobeny táním sněhu v kombinaci s intenzivními srážkami, prokázaly nutnost směřování dalšího výzkumu do oblasti modelování sněhových zásob a jejich operativnímu vyhodnocování pro potřeby hlásné a předpovědní povodňové služby. Současná praxe měření vodní hodnoty sněhu (SVH) zahrnuje několik typů zdrojových dat. Největší objem hodnot představuje týdenní měření ve 400 vybraných stanicích ČHMÚ. Mezi další zdroje měření SVH patří experimentální profilová měření, která se uskutečňují buď pravidelně na 60 vybraných lokalitách anebo příležitostně v problematických regionech či v důležitém období maxim a intenzivního tání sněhové pokrývky. Dalším důležitým zdrojem je síť 30 lokalit pomocných stanic, jejichž skutečná výška a vodní hodnota sněhu je měřena alespoň třikrát za sezónu a po zbylé pondělní termíny je jejich hodnota určena dle dlouhodobého vztahu s okolními nejbližšími stanicemi ČHMÚ. Významným zdrojem operativních dat je také síť osmi automatických sněhoměrných stanic, které jsou schopny zaznamenat změny charakteristik sněhové pokrývky v desetiminutovém kroku. Vzhledem k tomu, že data SVH je nutné pro výpočet zásob vody ve sněhové pokrývce často kontrolovat, opravovat a doplňovat, byl pro tyto účely od sezóny 2011/12 zřízen v interní databázi ČHMÚ Clidata nový prvek HSVH – hydrologická vodní hodnota sněhu. Ke kontrole dat se využívá vypočtená vodní hodnota sněhu SVHV, která je pomocí empirického vzorce počítána v denním kroku pro konkrétní stanici. Dalším důležitým kontrolním prvkem manuálního měření jsou odborné odhady intervalů hustot sněhu (resp. vodnosti sněhu – vodní hodnota / výška sněhu), které jsou každý týden určeny pro tři různá výšková pásma V problematických situacích se určují intervaly hustot sněhu i pro specifické regiony ČR. Obr. 1 Vodní hodnota sněhu SVH (mm) k 20. 2. 2012 Zkontrolována data vstupují týdně do výpočtu v prostředí GIS, jehož účelem je co nejúčelnější vyhodnocení sněhových zásob zejména pro potřeby ochrany před povodněmi a hospodaření s vodou. V prostředí GIS jsou vyhodnocovány aktuální zásoby vody pro celou ČR, jednotlivé kraje a výšková pásma, ale také pro několik desítek vybraných povodí a vodních děl. Novinkou je možnost porovnání aktuálních zásob vody ve sněhové pokrývce s ostatními zimními sezónami od roku 1970, respektive s maximálními, průměrnými a minimálními objemy zásob v konkrétním týdnu sezóny. Kontakty na autory 1. Mgr., Šimon Bercha, ČHMÚ, Praha 4, Na Šabatce 17, 143 06, e-mail: [email protected] 2. Mgr., Jan Jirák, ČHMÚ, Jablonec n. Nis., Želivského 5, 466 05, e-mail: [email protected] 238 ZPRACOVÁNÍ MAP POVODŇOVÉHO NEBEZPEČÍ A RIZIKA DLE SMĚRNICE 2007/60/ES – LOKALITA BŘECLAV (DYJE KM 17,444 - 42,071) J iř í KOZU BÍK Cílem prací bylo vyhotovení map povodňového nebezpečí, ohrožení a rizik v souladu s požadavky směrnice 2007/600/ES a aktuální metodikou. Práce navazují na hydraulické výpočty podniku Povodí Moravy, s.p. realizované v rámci mezinárodního projektu CEframe. Mapové výstupy zahrnují situaci širších vztahů, vodohospodářské schéma toku Dyje s významnými objekty ovlivňujícími průtokové poměry při povodních, fotodokumentaci pořízenou v rámci místních šetření, situaci zájmového území s kladem mapových listů, mapy povodňového nebezpečí s údaji o hloubkách vody, mapy povodňového ohrožení (viz obr. 1) a mapy povodňového rizika. Zájmová lokalita zahrnuje vodní tok Dyje v úseku od hráze dolní nádrže vodního díla Nové Mlýny v km 42,071 po jez Pohansko v cca km 17,444. Vyhodnocení bylo provedeno pro N-leté kulminační průtoky Q5, Q20, Q100, Q500. Obr. 1 Příklad mapy povodňového ohrožení - vodní tok Dyje vč. odlehčovacího ramene v intravilánu města Břeclav Příspěvek byl zpracován za podpory projektu Specifického výzkumu Vysokého učení technického v Brně č. FAST-S-11-64/1415 ‘Hodnocení nejistot v rizikové analýze záplavových území’. Kontakty na autora Bc. Jiří Kozubík, Ústav vodních staveb – Fakulta stavební, VUT v Brně, Veveří 95, 602 00 Brno, e-mail: [email protected] 239 VÝSLEDKY REALIZACE „AKČNÍHO PLÁNU POVODŇOVÉ OCHRANY V POVODÍ LABE“ P e tr KUŘ ÍK Od roku 2003 tvoří Akční plán povodňové ochrany Mezinárodní komise pro ochranu Labe (MKOL) základ pro česko-německou spolupráci v oblasti realizace ochrany před povodněmi a povodňové prevence v povodí Labe. Při jeho zpracování byly využity i poznatky a zkušenosti z katastrofální povodně v srpnu 2002. Mezi hlavní opatření Akčního plánu patří posílení schopnosti krajiny zadržovat vodu v ploše povodí, v korytech toků a v údolních nivách, ochrana ohrožených oblastí technickými opatřeními, snižování potenciálu škod v ohrožených oblastech především na základě zmapování povodňových rizik, zdokonalování předpovědních a hlásných povodňových systémů, zlepšení informovanosti veřejnosti a senzibilizace na riziko povodní. V období 2002 – 2011 byla v povodí Labe podniknuta řada kroků za účelem výstavby a rekonstrukce labských hrází, ale také nádrží a dalších zařízení ke zlepšení retenční kapacity. Vybudovány a zrekonstruovány byly ochranné hráze o celkové délce 513 km a nádrže a objekty ke zvýšení retenční schopnosti o objemu 71 mil. m3. Protipovodňová opatření dokončená v tomto období zajišťují ochranu cca 400 000 obyvatel. V povodí Labe se nachází 312 údolních nádrží s objemem nad 0,3 mil. m³, z toho 137 v České republice a 175 v Německu, o celkovém objemu 4 118 mil. m³. Jejich význam pro ochranu před povodněmi je nesporný. V letech 2005 – 2011 se, převážně v důsledku přerozdělení nádržních prostorů, ovladatelný ochranný objem těchto nádrží zvětšil o 32,4 mil. m3 v zimním a o 55,9 mil. m3 v letním hydrologickém pololetí. To představuje nárůst o 5,6 % resp. o 12 %. Celkem bylo v povodí Labe od schválení Akčního plánu v roce 2003 do konce roku 2011 investováno do technické povodňové ochrany v České republice 4,2 mld. Kč, v Německu 450 mil. EUR. Modernizací technického vybavení měřicích sítí a spojových cest bylo dosaženo zlepšení informování odpovědných orgánů a veřejnosti o nebezpečí povodní, jejich vzniku a dalším očekávaném vývoji pro včasné a efektivní provádění potřebných protipovodňových opatření. Došlo k výraznému pokroku ve vymezení záplavových území v povodí Labe. Podrobné informace budou obsaženy v Závěrečné zprávě o plnění „Akčního plánu povodňové ochrany v povodí Labe“, jejíž vydání se připravuje v druhé polovině srpna 2012. „Akční plán povodňové ochrany v povodí Labe“ se osvědčil jako nástroj managementu povodňových rizik, přičemž jeho obsahová témata a prvky budou nyní začleněny a dále rozpracovávány v rámci implementace evropské směrnice o vyhodnocování a zvládání povodňových rizik. Kontakty na autora Ing. Petr Kuřík, Ph.D., Internationale Kommission zum Schutz der Elbe (IKSE) – Sekretariat, Mezinárodní komise pro ochranu Labe (MKOL) – sekretariát, Fürstenwallstraße 20, 39104 Magdeburg, Deutschland, e-mail: [email protected] 240 POVODNĚ 2002 V ČESKU Z POHLEDU METEOROLOGIE A KLIMATOLOGIE Vít KVĚTOŇ , Ann a VAL ER IÁNOVÁ a M ich al Ž ÁK Cirkulace v létě 2002 se nad Evropou vyznačovala výrazně meridionálním charakterem. V první polovině srpna se hned dvakrát zopakovala povětrnostní situace charakterizovaná postupem tlakové níže ze Středomoří do střední Evropy. Byla příčinou vydatných srážek a vzhledem k tomu, že tlakové níže postupovaly za sebou v krátkém časovém odstupu, způsobily ve střední Evropě katastrofální povodně. Za první vlnu srážek od 6. do 8. srpna mohla tlaková níže, která postupovala ze severní Itálie nad Alpy. S ní spojené vydatné srážky zasáhly 6. srpna jižní Čechy. 7. srpna oblačnost okluzní fronty se srážkovým pásmem zůstala nad jižními Čechami téměř bez pohybu. Následující den se cyklóna přesunula nad Balkán a srážky ustaly. 10. srpna se nad severní Itálií začala prohlubovat další tlaková níže. Odtud postupovala k severovýchodu, později až k severu a srážková oblast s ní spojená začala ovlivňovat území ČR v poledních hodinách 11. srpna a to od jihovýchodu. 12. srpna ležel střed cyklóny nad Českem a okluzní fronta postoupila na čáru jižní – střední – severní Čechy. V dalším vývoji, s postupem středu cyklóny k severu, začala okluzní fronta postupovat zpět k východu. V důsledku toho byla velká část území Čech zasažena intenzivními srážkami po dlouhou dobu, srážky byly navíc výrazně zesíleny návětrným efektem, zejména na Šumavě, v Novohradských a Krušných horách. Po oba dny se na okluzní frontě vyskytly i bouřky s intenzivními lijáky. 13. srpna se střed tlakové níže přesunul nad Polsko a zároveň se tlaková níže začala vyplňovat. Srážky v Česku začaly ustávat. Během první vlny zasáhly trvalé srážky hlavně příhraniční oblast jižních Čech s Rakouskem. V oblasti Novohradských hor a Českokrumlovska spadlo za dva dny 130–250 mm srážek. Nejvyšší jednodenní úhrn byl naměřen dne 7. srpna na stanici Pohorská Ves 180,5 mm. Nejvyšší srážkový úhrn za tyto dva dny pak tamtéž činil 277,7 mm. V období od 11. do 15. srpna srážky postupně přecházely od západu na východ a v jednotlivých místech intenzivní srážky netrvaly déle než dva dny. V poli plošně rozsáhlých srážek se vyskytovaly lokální přívalové deště extrémního rozsahu. Dvoudenní maximum bylo naměřeno na stanici v Cínovci, a to 380 mm, a dále ve stanici Český Jiřetín Fláje, kde to bylo 301 mm. Jednodenní maximum zaznamenala stanice na Cínovci a to 312 mm dne 12. srpna. Ze srovnání procentního poměru úhrnu srážek za desetidenní období od 6. do 15. srpna s měsíčním normálem 1961–1990 vyplývá, že na celé ploše Jihočeského kraje a na více než polovině území Plzeňského kraje spadlo přes 200 % měsíčního normálu, přičemž na více než polovině Jihočeského kraje to bylo přes 300 % normálu, v Novohradských horách až 480 % měsíčního normálu. Většina území jižních Čech a Plzeňsko vykázala vysoce nadnormální, více než 30procentní podíl srpnového úhrnu na normálním ročním úhrnu. V oblasti od Lipna po České Budějovice a v povodí Blanice tento poměr dosahoval až 60 %. Během první srážkové epizody 6. až 7. srpna se dvoudenní úhrny srážek téměř v celých jižních a jihozápadních Čechách pohybovaly kolem padesátileté hodnoty, v jihočeském kraji kolem stoleté hodnoty, přičemž v Novohradských horách byl překročen dokonce dvojnásobek stoleté hodnoty dvoudenního úhrnu. Dvoudenní srážkové úhrny za první dva dny druhé srážkové epizody (11. až 12. srpna) dosahovaly ve východní části hřebenů Krušných hor až 3,5násobek stoleté hodnoty dvoudenního úhrnu. Třídenní úhrny za období 11. až 13. srpna činily v oblasti Krušných hor 2 až 2,5násobek stoleté třídenní srážky, v Jihočeském kraji třídenní úhrn srážek dosahoval většinou 2,5násobek, v Novohradských horách dokonce více než trojnásobek stoleté hodnoty. Obě povodně patřily mezi extrémní povodňové události na území ČR letního typu. Dvě vlny srážek se vyskytly velmi brzy po sobě s odstupem 3 dnů, měly velký plošný rozsah a výsledný odtok se soustředil do jedné řeky. Extrémní srážky přitom v jednotlivých místech netrvaly déle než dva dny. 241 HISTORIE A SOUČASNOST REGIONÁLNÍ HYDROLOGICKÉ PŘEDPOVĚDNÍ SLUŽBY V OSTRAVĚ Šárk a MADĚŘ IČO V Á Abstrakt Regionální předpovědní pracoviště (dále jen RPP) je součástí každé pobočky Českého hydrometeorologického ústavu, je centrálně vedeno z Prahy a sdružuje meteorology – prognostiky a hydrology – prognostiky v jednom oddělení. Historie operativní hydrologie na pobočce ČHMÚ v Ostravě sahá do roku 1960, kdy byla v rámci oddělení hydrologie vyčleněna skupina hydrologických předpovědí. Samotné oddělení RPP bylo z důvodu reorganizace předpovědní a varovné služby v Ostravě vytvořeno 1. 1. 1999. Poster mapuje historii RPP a zejména jeho hydroprognózní časti nejen z organizačního hlediska, ale také z hlediska vývoje přístrojů, získávání a ukládání operativních dat a tvorby hydrologických předpovědí. Katastrofální povodně v roce 1997 na Moravě vcelku pochopitelně vytvořily tlak odborné i laické veřejnosti směřující především ke zpřesnění a prodloužení hydrologické předpovědi. To s sebou nese i zkvalitnění vstupních dat jako jsou spadlé srážky, aktuální průtoky na tocích a také podrobnější předpovědi srážek a teplot vzduchu. V současnosti se na pobočce Ostrava tvoří denně předpovědi stavů a průtoků pro 18 pozorovaných profilů na 48 hodin dopředu pro kraje Olomoucký, Moravskoslezský a část kraje Zlínského (povodí Bečvy). Hlavní snahou skupiny hydrologických předpovědí je a i nadále bude především zpřesňování vydávaných předpovědí, operativní využívání všech dostupných dat a informací, maximální využití jak současných, tak nově vyvíjených softwarových produktů a v neposlední řadě také získávání zkušeností v mnohém vycházející z tradice tohoto oboru na pobočce Ostrava. Literatura Monografie [1] KRŠKA, K. – ŠAMAJ, F., 2001. Dějiny meteorologie v českých zemích a na Slovensku. 1. vyd. Praha: Univerzita Karlova v Praze, Nakladatelství Karolinum. 568 s. ISBN 80–7184–951–0. Sborník [2] ŽIDEK, D., 2000. Hydrologická služba na Severní Moravě a ve Slezsku. In: Sborník konference Hydrologické dny. Praha: ČHMÚ, ISBN 80-85813-76-9. Kontakty na autora Ing. Šárka Maděřičová, Český hydrometeorologický ústav, pobočka Ostrava, K Myslivně 3/2182, 7080 00 Ostrava, e-mail: [email protected] 242 VYUŽITÍ VYPOČTENÉ VODNÍ HODNOTY SNĚHU PŘI MIMOŘÁDNÝCH ODTOKOVÝCH SITUACÍCH P a v l a Ř IČ ICOVÁ, Martina KIMLOVÁ S vyhodnocováním zásob vody ve sněhové pokrývce v prostředí GIS se začalo v ČHMÚ od roku 2007. Metoda je doposud využívána pouze v týdenním kroku, což je často pro Podniky povodí,s.p. málo postačující. Pokusili jsme se proto pro výpočty zásob vody testovat vypočítanou vodní hodnotu sněhu, stanovovanou podle jednoduché metody L. Němce a použít jí pro výpočet i mimo pravidelný termín. 26.3. 19.3. 12.3. 5.3. 27.2. 20.2. 13.2. 6.2. 30.1. 23.1. 16.1. 9.1. 2.1.2012 vodní hodnota sněhu [mm] Jednou z přípravných prací bylo porovnání vodní hodnoty měřené pozorovatelem s vypočtenou vodní hodnotu (SVHV), pro cca 100 stanic v období 10 let, od 2001 do současnosti. Toto období zahrnuje jak roky s velkým množstvím sněhu, tak období na sníh chudá, předpokládáme tedy, že desetiletí je reprezentativní. Stanice jsme rozdělili do 6 skupin dle nadmořských výšek a stanovovali zda je měření vzhledem k výpočtu podhodnocené či naopak a zda jsou rozdíly akceptovatelné. Z celkového počtu 104 stanic byly rozdíly u 77 stanic (75 %) Porovnání vypočtené a měřené vodní hodnoty sněhu v jednotlivých pásmech přijatelné, manuální 600 300-500 m n m měření bylo 500-700 m n m nadhodnoceno u 2 500 700-900 m n m stanic (2 %) a 900-1100 m n m nad 1100 m n m podhodnoceno u 25 400 stanic (24 %). 300 Relativně nejtěsnější vztah existuje u 200 stanic v nadmořské výšce 700 až 900 m, 100 dále 500 až 700 m a více než 900 m n.m. 0 Nejvíce rozdílných datum hodnot vykazuje pásmo 300 až 400 m, Graf 1 Porovnání vodních hodnot ve výškových pásmech kde bylo testováno 34 stanic. Výpočet zásob s využitím SVHV jsme provedli pro dvě poslední zimní sezony. Oproti loňskému roku jsme jak při klasickém pondělním výpočtu, tak při čtvrtečním „mezivýpočtu“, využívali pro soubor SVHV i doplňkové reprezentativní stanice, které charakterizují oblasti, kde není dostatek měření. V případě čtvrtečních dat je pro tyto stanice doplněna vodní hodnota na základě hustoty sněhu na nejbližších polštářích. V porovnání s výpočty bez těchto doplňkových stanic se výsledky více přiblížily změřeným hodnotám. V grafu 1 jsou pro jednotlivá výšková pásma vyneseny průběhy měřených (bodové hodnoty) i vypočítaných vodních hodnot pro pondělí a čtvrtek (spojitá čára). Obdobně jsme zpracovaly průběhy i pro jednotlivé nádrže. Grafy naznačují, že není jednoznačná tendence podhodnocení či nadhodnocování mezi oběma výpočty. Pro stanovení zásob v termínech mimo pravidelná měření, budou výpočty upraveny podle vzájemného poměru z předcházejícího pondělí. Prokázalo se, že po doplnění vstupních dat o reprezentativní doplňkové stanice jsou výsledky výstižnější. Pro některé lokality bude nutné počet stanic rozšířit, stejně tak očekáváme zlepšení po instalaci dalších sněhoměrných polštářů. 243 INDIKÁTOR PŘÍVALOVÝCH POVODNÍ Petr ŠERCL Výzkumný projekt „Výzkum a implementace nových nástrojů pro předpovědi povodní a odtoku v rámci zabezpečení hlásné a předpovědní povodňové služby v ČR“, který byl řešen v letech 2007–2011 pod garancí Ministerstva životního prostředí ČR, se mimo jiné zabýval i možnostmi predikce rizika vzniku přívalových povodní. Inspirací pro řešení byl systém Flash Flood Guidance, který je provozován Národní povětrnostní službou USA. Obdobný systém, nazvaný „Indikátor přívalových povodní“, byl v roce 2011 zprovozněn v hydrologické předpovědní službě (HPPS) ČHMÚ. Je výsledkem řešení dílčího úkolu zmíněného výzkumného projektu. Zahrnuje tyto části: 1. Výpočet aktuální nasycenosti území vycházející z jednoduché bilance srážek, odtoku a aktuální evapotranspirace. Je počítán v denním kroku a znázorňuje stav k 8:00 SELČ. Výpočet je během dne opakován, protože v ranním termínu nejsou k dispozici aktuální data evapotranspirace. Vysoká nasycenost představuje velké riziko zvýšeného povrchového odtoku po vypadnutí většího úhrnu srážek. 2. Stanovení rizikových úhrnů srážek s trváním 1, 3 a 6 hodin. Hodnoty jsou odvozovány pomocí jednoduchého srážko-odtokového modelu a vycházejí z aktuální nasycenosti území a fyzicko-geografických podmínek, jako je sklonitost či půdní pokryv. Představují úhrn srážek pro území velikosti 3x3 km, který by případně mohl způsobit povrchový odtok s dobou opakování cca 2-5 let. Na urbanizovaných plochách a na sklonitých zemědělských pozemcích, kde je uplatňován nevhodný způsob hospodaření, mohou být tyto hodnoty i významně nižší a potenciální riziko vzniku přívalové povodně vyšší. Uvedené výstupy jsou k dispozici na webu HPPS http://hydro.chmi.cz/hpps/main_rain.php?mt=ffg. Součástí systému procedur je rovněž odhad aktuálního rizika vzniku či výskytu přívalových povodní. Vstupem jsou 15minutové sumy radarových odhadů srážek, adjustovaných na základě pozemních pozorování, a krátkodobá předpověď srážek (tzv. nowcasting). Výpočet probíhá nad „sítí“ hydrologicky propojených povodí až do celkové velikosti povodí cca 100 km2. Je zde rovněž aplikován jednoduchý srážko-odtokový model s parametry odvozenými z fyzicko-geografických charakteristik povodí a upravenými dle aktuální nasycenosti území. Výstupem je odhad průběhu povodně na jednotlivých dílčích povodích. Velikosti kulminací jsou porovnávány s definovanou prahovou hodnotou a výsledkem je stanovení míry rizika. Z dosavadních zkušeností vyplývá, že klíčovým faktorem pro úspěšné vyhodnocení míry rizika je spolehlivost srážkových vstupů. Ta se zatím ukazuje jako nedostatečná. Aplikace zatím běží proto pouze v testovacím režimu. Kontakty na autora Ing. Petr Šercl, Ph.D., Český hydrometeorologický Praha 4 - Komořany, e-mail: [email protected] 244 ústav, Na Šabatce 17, 10. výročí povodně 2002 Sborník konference konané 14. – 15. srpna 2012 Redakce: Radovan Tyl, Ivo Durčanský, Jan Kubát Návrh obálky Hana Stehlíková Vydali: Česká vědeckotechnická vodohospodářská společnost Český hydrometeorologický ústav První vydání, Praha, 2012 Náklad 200 výtisků Vytiskla tiskárna Českého hydrometeorologického ústavu ISBN 978-80-02-02395-1 Publikace neprošla jazykovou úpravou, za obsah příspěvků odpovídají autoři 245
