Przez dekady gospodarka wodna realizowała głównie jeden cel, czyli możliwie szybkie odprowadzenie wody. Prostowano cieki, pogłębiano koryta, odcinano rzeki od terenów zalewowych, osuszano mokradła. Wtedy wydawało się, że lokalnie takie działania miały sens. Jednak z upływem lat okazało się, że silnie przekształcone ekosystemy wodne przyspieszają odpływ ze zlewni co zwiększa ryzyko powodziowe w jej dolnych częściach.
Trzeba jednoznacznie i mocno podkreślić, że tego rodzaju praktyki należą do słusznie minionej historii, a nowoczesna hydrotechnika nie ma z nimi nic wspólnego. Współczesne podejście do ochrony przeciwpowodziowej włącza renaturyzację do kompleksowych działań zapobiegających skutkom suszy i powodzi.
Jednym z dowodów potwierdzających powyższą tezę jest Podręcznik dobrych praktyk renaturyzacji wód powierzchniowych, opracowany w 2020 roku przez zespół pod kierownictwem Ilony Biedroń, na zamówienie PGW Wody Polskie. Autorzy zwracają też uwagę, że szybkie pozbywanie się wody z krajobrazu w dłuższej perspektywie zwyczajnie się nie opłaca.
Dla samorządów i organizacji pozarządowych, które przygotowują wnioski w naborze FENX.02.04 na renaturyzację przekształconych cieków wodnych z terminem 30 września 2026, ocena wpływu planowanych działań na ryzyko powodziowe oraz analiza kosztów i korzyści stanowią część wymaganej dokumentacji.
Renaturyzacja oznacza przywracanie procesów
Podręcznik definiuje renaturyzację jako wspomaganie odtwarzania procesów zachodzących w ekosystemie. W przypadku rzek chodzi między innymi o procesy hydrologiczne, hydrauliczne i hydromorfologiczne.
Jeżeli przywrócimy rzece możliwość okresowego wejścia na teren zalewowy, część objętości wezbrania może zostać tam czasowo zatrzymana. Jeśli odtworzymy mokradło, zmienimy sposób magazynowania i odpływu wody. Gdy ciek odzyska bardziej naturalny przebieg, zmieni się długość drogi przepływu, prędkości i warunki hydrauliczne. Podobnie działa roślinność, szorstkość koryta oraz połączenie rzeki z doliną.
Sama renaturyzacja może mieć przy tym różną skalę. Czasem wystarczy ograniczenie presji i pozostawienie większej swobody naturalnym procesom, czasem potrzebne jest ich wspomaganie, a przy silnie przekształconym cieku zakres ingerencji rośnie znacznie. Gotowy katalog rozwiązań daje więc niewiele, ponieważ ten sam pomysł zastosowany w dwóch różnych zlewniach może dać zupełnie inny efekt. Autorzy podręcznika wskazują, że korzyść pojawia się często w innym miejscu niż samo działanie renaturyzacyjne.
Pytania, na które trzeba odpowiedzieć konkretnie
Działania renaturyzacyjne należy rozpatrywać w podejściu zlewniowym, ponieważ np. odtwarzanie mokradeł w górnym biegu rzeki modyfikuje strukturę odpływu. Kierunek i skala tych zmian w dolnym biegu wymagają jednak weryfikacji za pomocą modelowania hydrologicznego. O ile zmniejszy się kulminacja? Jak zmieni się czas przejścia fali? Gdzie pojawi się woda po zwiększeniu retencji? Czy niżej będzie lepiej kosztem częstszego zalewania terenu wyżej? Co wydarzy się dla różnych scenariuszy hydrologicznych?
W tym miejscu kończy się rozmowa na poziomie haseł, a zaczyna się projektowanie.
Jak liczymy to w HydroBIM?
Zaczynamy od modelu opad–odpływ w HEC-HMS, w którym dla przyjętych scenariuszy opadowych wyznaczamy hydrogramy odpływu ze zlewni i zlewni cząstkowych. Następnie porównujemy wyniki dla stanu istniejącego i wariantu po renaturyzacji, oceniając wpływ zmian parametrów zlewni na wielkość odpływu, przepływ kulminacyjny oraz czas wystąpienia kulminacji.
Następnie przenosimy hydrogramy do modelu HEC-RAS. Symulacja 2D pokazuje zasięg i głębokość zalewu w dolinie, prędkości przepływu oraz miejsca, w których woda pojawi się częściej niż dotychczas. Liczymy ten sam wariant powyżej i poniżej planowanej ingerencji, ponieważ ocena wpływu na ryzyko powodziowe wymaga wskazania skutków także poza obszarem inwestycji.
Podstawą modeli są dane: numeryczny model terenu, pomiary przekrojów, obiektów przecinających ciek lub rów, np. most, kładka,próg, bystrze, jaz, dane hydrologiczne,, warstwy GIS i analizy SCALGO Live. Do tego dochodzi wizja terenowa, ponieważ przepusty, zatory, samowolne przegrodzenia i faktyczny stan koryta rzadko zgadzają się z dokumentacją. W Zebrzydowicach, Pawłowicach i Wodzisławiu Śląskim rozmawialiśmy z mieszkańcami o miejscach wcześniejszych podtopień, ponieważ tej wiedzy nie pokaże żadne oprogramowanie. Efekt przekazujemy w formie, którą można wprost włączyć do wniosku, karty informacyjnej przedsięwzięcia lub operatu wodnoprawnego.
Dokładnie taki zakres realizujemy obecnie dla Państwowego Gospodarstwa Wodnego Wody Polskie w trzech równoległych koncepcjach zabezpieczenia przeciwpowodziowego dla gmin Zebrzydowice i Pawłowice oraz miasta Wodzisław Śląski. Zamówienia obejmują analizę przepływów Q1% i Q0,2%, wyznaczenie zasięgów stref zalewowych, porównanie stanu istniejącego z wariantami projektowanymi oraz ocenę wpływu na środowisko. Istotną częścią prac jest porównanie klasycznych rozwiązań technicznych z działaniami nie technicznymi, w tym z możliwościami spowolnienia odpływu, zwiększenia retencji dolinowej i wykorzystania naturalnych obniżeń terenowych. Szczegóły opisaliśmy we wpisie HydroBIM opracuje trzy koncepcje zabezpieczenia przeciwpowodziowego dla Wód Polskich.
Co z tego wynika dla projektu renaturyzacyjnego?
Dobre rozwiązanie powinno możliwie szeroko wykorzystywać procesy, które rzeka i zlewnia potrafią wykonać same. Ingerencja techniczna uzupełnia ten mechanizm tam, gdzie rzeczywiście jest potrzebna.
Dla projektanta oznacza to więcej pracy na początku. Trzeba dobrze rozpoznać problem, zebrać dane, pojechać w teren, zbudować model, policzyć warianty i sprawdzić ich skutki również poza miejscem planowanej ingerencji. Dopiero wtedy można odpowiedzialnie napisać we wniosku, co renaturyzacja da w ochronie przeciwpowodziowej.
W HydroBIM przygotowujemy takie analizy dla samorządów, organizacji pozarządowych i biur projektowych. Zapraszamy do kontaktu.
Konsultacja merytoryczna: mgr. inż. Andrzej Jarząbek
HydroBIM specjalizuje się w hydrotechnice dla infrastruktury liniowej – od obliczeń hydrologiczno-hydraulicznych po kompleksową dokumentację projektową. Zespół zdobywał doświadczenie przy największych inwestycjach w Polsce, w tym przy Programie Ochrony Przeciwpowodziowej Górnej Wisły i Odry oraz projektach kolejowych CPK. Zapraszamy do kontaktu.
