Adaptacja do zmian klimatu a gospodarka wodna

Intensyfikacja ekstremalnych zjawisk pogodowych, takich jak nawalne opady deszczu czy długotrwałe susze, prowadzi do coraz większych zagrożeń. Klimat zmienia się na naszych oczach i chyba nikt nie ma wątpliwości, że to “nowa normalność”. Jak sprostać tym wyzwaniom? Czym jest adaptacja do zmian klimatu i jak zastosowanie zaawansowanych narzędzi cyfrowych wspiera projekty gospodarki wodnej w kontekście zapobiegania negatywnym skutkom zmian klimatycznych?

Zmiany klimatu wpływają na warunki gospodarowania wodą. Rosnąca temperatura zwiększa parowanie, a nawalne opady wywołują gwałtowny spływ i powodzie błyskawiczne. Pomiędzy epizodami intensywnych opadów występują okresy niedoboru wody. Adaptacja do zmian klimatu polega także na tym, że zlewnia musi przyjąć nagły dopływ, a następnie zachować zasób potrzebny podczas suszy.

Adaptacja do zmian klimatu w gospodarce wodnej polega na dostosowaniu infrastruktury i zagospodarowania zlewni do tych warunków. Wymaga wspólnego planowania ochrony przed powodzią, zatrzymywania wody i ograniczania skutków suszy.

Rozwiązania hydrotechniczne oraz działania oparte na naturze uzupełniają się, a nie wykluczają i pełnią w tym układzie określone funkcje. Ich dobór wymaga sprawdzenia, skąd dopływa woda, gdzie ją zatrzymać i jak przedsięwzięcie wpłynie na pozostałe tereny. Analizy hydrologiczne i hydrauliczne dostarczają podstaw do tych decyzji.

Dlaczego suma opadów nie opisuje skutków zmian klimatycznych?

IMGW wskazuje coraz częstsze i intensywniejsze ekstremalne zjawiska pogodowe – w tym fale upałów, susze oraz nawalne deszcze powodujące zalewanie terenów – jako skutki zmieniającego się klimatu. 

Dla gospodarowania wodą znaczenie ma nie tyle sama ilość opadu, co jego rozkład w czasie. Podobna suma roczna daje inne warunki zasilania, gdy deszcz pada regularnie, a inne, gdy duża część wody trafia do zlewni podczas kilku gwałtownych epizodów.

Intensywny opad dostarcza wodę szybciej, niż grunt i istniejąca retencja są w stanie ją przyjąć. Ukształtowanie terenu, uszczelnienie powierzchni i właściwości podłoża wpływają na podział wody między infiltrację, zatrzymanie i spływ. Szybka koncentracja odpływu zwiększa zagrożenie zalewaniem.

Podczas przerw między opadami odpływ, parowanie i wykorzystanie wody zmniejszają dostępny zasób. Woda, która wcześniej szybko opuściła zlewnię, nie zasila lokalnej retencji w okresie niedoboru.

Dlatego ocena zagrożeń związanych ze zmianami klimatu obejmuje intensywność deszczu, długość okresów bezopadowych i bilans wodny. 

Inwestor potrzebuje więc odpowiedzi na dwa pytania – jak zlewnia reaguje na nagły dopływ oraz ile wody zatrzymuje na kolejne dni i tygodnie.

Powodzie błyskawiczne i susza – jak opracować plan adaptacji do zmian klimatu?

Krótkotrwały, intensywny deszcz prowadzi do szybkiego wzrostu przepływów i zalewania terenów. W górskich i podgórskich zlewniach duże spadki przyspieszają spływ. W obszarach zabudowanych drogi przepływu przecinają działki, ulice i infrastrukturę.

Przygotowanie ochrony wymaga ustalenia wielkości dopływu, czasu jego koncentracji i miejsc, w których woda przekracza możliwości bezpiecznego przepływu lub zatrzymania.

Jednocześnie retencja ma służyć ograniczaniu niedoboru. Trzeba określić jej zasilanie, czas utrzymania wody i warunki wykorzystania zapasu. Te cele wpływają na siebie: woda zachowana na okres suszy zajmuje część pojemności dostępnej dla kolejnego dopływu.

Planowanie adaptacji musi uwzględniać działanie układu podczas wezbrań i niskich przepływów. Przyjęte rozwiązania wymagają wspólnej oceny — od opadu, przez spływ i retencję, po infiltrację, wykorzystanie oraz odpływ. Analizy i modele hydrologoczne i hydrauliczne są idealnym narzędziem dostarczającym wartościowych danych w ujęciu całej zlewni.

Jak łączyć hydrotechnikę i rozwiązania oparte na naturze?

Retencja dolinowa, mokradła, starorzecza i gleby zatrzymują wodę oraz wspierają funkcjonowanie środowiska przyrodniczego. Odbudowa tych zdolności jest istotnym elementem adaptacji. Ich pojemność i zdolność przyjmowania kolejnego dopływu mają jednak określone granice.

Nie można przyjąć z góry, że same działania środowiskowe zapewnią wymagany poziom ochrony. W szczególności w stromych zlewniach o szybkiej reakcji na deszcz trzeba obliczyć, jaką część dopływu zatrzyma dostępna przestrzeń i jaki przepływ pozostanie w cieku.

Rozwiązania techniczne uzupełniają system tam, gdzie wynik oceny wskazuje potrzebę dodatkowej ochrony lub regulacji odpływu. Zbiorniki i urządzenia regulacyjne otrzymują konkretne zadania. Ich parametry trzeba uzgodnić z działaniem pozostałych elementów zlewni.

Takie podejście przedstawiono podczas konferencji dotyczącej aktualizacji planów zarządzania ryzykiem powodziowym w 3. cyklu planistycznym. Zarówno preferowany wariant „miękki”, jak i wariant „twardy” łączą działania techniczne i nietechniczne. Różni je zakres ingerencji, a ich efekty podlegają wspólnej ocenie.

Zamawiający potrzebuje porównania układów rozwiązań. Ile wody zatrzyma dolina? Jaką część dopływu przejmie zbiornik? Jak urządzenia zmienią odpływ? Jak współdziałanie tych elementów wpłynie na zagrożenie poniżej inwestycji? Gdzie szukać odpowiedzi? Tak, w modelach hydrologicznych i hydraulicznych!

Dlaczego adaptacja wymaga spojrzenia na całą zlewnię?

Problem widoczny w jednej miejscowości ma powiązania z terenami położonymi wyżej i niżej. Dopływ zależy od zagospodarowania zlewni, a warunki odpływu — od dalszego odcinka cieku i istniejących obiektów.

Zwiększenie przepustowości lokalnego obiektu zmienia przepływ w jego otoczeniu. Przywrócenie połączenia rzeki z doliną wymaga wyznaczenia terenów objętych zalewaniem. Odtwarzanie mokradła wymaga rozpoznania źródeł zasilania i przyczyn osuszenia.

Granice działek ani granice administracyjne nie wyznaczają zakresu tych zależności. Obszar opracowania musi obejmować dopływ oraz miejsca, w których ujawnią się skutki planowanych zmian.

Lokalną poprawę trzeba ocenić razem z oddziaływaniem na resztę układu. Dopiero wtedy zamawiający otrzymuje podstawę do zatwierdzenia przedsięwzięcia.

Co daje modelowanie hydrologiczne i hydrauliczne?

Modelowanie pozwala odwzorować stan istniejący i porównać go z wariantami działań. Pokazuje, jak zmiany zagospodarowania, retencji i geometrii obiektów wpływają na zachowanie wody.

Model hydrologiczny określa reakcję zlewni i dopływ dla przyjętych warunków. Przy ocenie działania podczas suszy potrzebny jest również bilans uwzględniający odpływ, parowanie, wymianę z podłożem i wykorzystanie zasobu.

Model hydrauliczny wyznacza przepływy, poziomy wody oraz zasięg zalewania. Umożliwia ocenę współpracy cieków, obiektów i przestrzeni retencyjnych.

Wyniki odpowiadają na konkretne potrzeby zamawiającego:

• wskazują lokalizacje, w których zatrzymanie wody przynosi oczekiwany efekt;
• określają parametry do projektowania;
• pokazują oddziaływanie na zabudowę, grunty i infrastrukturę;
• pozwalają porównać skuteczność wariantów;
• ujawniają ograniczenia i ryzyko pozostające po realizacji.

Zakres obliczeń powinien uwzględniać scenariusze zmian warunków klimatycznych. Dzięki temu ocena dotyczy również odporności rozwiązania na przyjęte przyszłe warunki zasilania.

W HydroBIM wykorzystujemy modelowanie hydrologiczne i hydrauliczne do wyboru rozwiązań oraz określania ich parametrów projektowych.

Jak przełożyć miejski plan adaptacji do zmian na inwestycję?

Miejski plan adaptacji do zmian klimatu, czyli MPA, porządkuje zagrożenia, podatność miasta i kierunki działań. Łączy zagadnienia gospodarki wodnej, planowania przestrzennego, zieleni i zarządzania kryzysowego.

Dla zamawiającego plan adaptacji jest dokumentem strategicznym, z którego trzeba przejść do konkretnych przedsięwzięć. Wskazanie retencji, renaturyzacji lub ograniczenia zalewania wymaga doprecyzowania lokalizacji, skali i przewidywanego efektu.

Na tym etapie analizy hydrologiczne i hydrauliczne przekładają kierunek działania na warianty inwestycyjne. Pozwalają ustalić potrzebną pojemność, warunki przepływu, zasięg oddziaływania i zasady gospodarowania wodą.

Plan adaptacji do skutków zmian klimatu daje ramy do przygotowania zadań. Wyniki obliczeń dostarczają podstaw do wyboru rozwiązania i oszacowania jego kosztu. Monitoring po realizacji służy następnie ocenie osiągniętych efektów.

W ten sposób plan adaptacji łączy diagnozę zagrożeń z decyzjami projektowymi. Zamawiający wie, jakie zadanie realizuje inwestycja i jak sprawdzi jej skuteczność.

Jak przygotować zakres i określić koszt przedsięwzięcia adaptacyjnego?

Analizy hydrologiczne i hydrauliczne dostarczają danych do określenia zakresu oraz kosztu inwestycji. Wyznaczają dopływ, potrzebną retencję, warunki przepływu i zasięg oddziaływania. Na tej podstawie projektant ustala lokalizację, parametry i zakres rozwiązań, a następnie szacuje roboty oraz ich koszt.

Zależność jest konkretna – potrzebna pojemność retencji wpływa na zajętość terenu i wielkość robót ziemnych. Wymagana przepustowość określa parametry przebudowywanych obiektów. Zasięg zalewania wskazuje tereny objęte oddziaływaniem i pozwala rozpoznać kolizje z istniejącą infrastrukturą.

Porównanie wariantów pozwala sprawdzić, jaki zakres prac jest potrzebny do osiągnięcia celu i jaki efekt przynosi zwiększenie nakładów. Zamawiający otrzymuje podstawę do wyboru rozwiązania oraz oceny, czy planowany wydatek ma techniczne uzasadnienie.

Przy renaturyzacji i zadaniach ochrony środowiska obliczenia pomagają ustalić, gdzie i w jakim zakresie przywrócić połączenie cieku z doliną, zmienić warunki przepływu lub dostosować istniejące obiekty. Rozpoznanie przyrodnicze i gruntowo-wodne uzupełnia podstawy do określenia prac.

Wyniki analiz stają się założeniami do zamówienia projektowego i oszacowania kosztów. Dzięki temu budżet odpowiada zakresowi wynikającemu z rozpoznanych warunków i oczekiwanego efektu inwestycji.

Jak wykorzystać finansowanie adaptacji do zmian klimatu?

Samorządy w Polsce mogą pozyskać dofinansowania na adaptację do zmian klimatu z kilku krajowych i europejskich źródeł.

• FEnIKS (Fundusze Europejskie na Infrastrukturę, Klimat, Środowisko 2021–2027) – działanie 2.4 Adaptacja do zmian klimatu, oferujące dofinansowanie (m.in. do ok. 79,71%–80% kosztów) na projekty z zakresu zielono-niebieskiej infrastruktury, małej retencji czy odporności na ekstremalne zjawiska pogodowe. 
• FEPW (Fundusze Europejskie dla Polski Wschodniej 2021–2027) – działanie 2.2 / ZIT-y wspierające m.in. opracowanie Miejskich Planów Adaptacji (MPA) oraz inwestycje w miastach tracących funkcje społeczno-gospodarcze i gminach uzdrowiskowych (z dofinansowaniem do 85%). 
• Regionalne Programy Operacyjne (Fundusze Europejskie dla Regionów) – konkursy i działania dedykowane adaptacji do zmian klimatu w miastach oraz strategiom ZIT (Zintegrowane Inwestycje Terytorialne). 

Nabór pożyczkowy NFOŚiGW obejmuje między innymi retencję, renaturyzację koryt, rewitalizację starorzeczy i odtwarzanie mokradeł.

Warunki ubiegania się o środki opisaliśmy w artykule „Pożyczka na adaptację do zmian klimatu”.

Przed ustaleniem kwoty finansowania zamawiający potrzebuje wiedzieć, jakie rozwiązanie odpowiada na problem i jaki efekt osiągnie. Rozpoznanie zlewni, obliczenia i porównanie wariantów pozwalają przygotować zakres, który ma techniczne uzasadnienie.

Zaplanuj działania z HydroBIM

Przygotowujesz retencję, ochronę przeciwpowodziową lub renaturyzację rzeki? Potrzebujesz sprawdzić, jak planowane działania zmienią przepływ i zatrzymywanie wody w zlewni?

W HydroBIM wykonujemy analizy hydrologiczne i hydrauliczne, porównujemy warianty oraz określamy parametry do projektowania. Wyniki wykorzystujemy do ustalenia zakresu rozwiązań adaptacyjnych przed zatwierdzeniem koncepcji i budżetu.

Prześlij lokalizację, opis problemu i cel przedsięwzięcia. Jeżeli masz koncepcję lub wcześniejsze opracowania, dołącz je do wiadomości. Ustalimy, jakie dane i obliczenia są potrzebne do podjęcia kolejnych decyzji.

Porozmawiajmy o Twojej inwestycji

Przydatne linki:

• Raporty klimatyczne IMGW-PIB.
• Serwis Klimada 2.0
• Prezentacja „Podejście do budowy wariantów planistycznych”
• Rola MPA według NFOŚiGW