Ocieplenie klimatu i zmieniające się wzorce opadów wymuszają nowe podejście do projektowania w hydrotechnice. Wyzwania te dotyczą zarówno ochrony przed powodziami, przeciwdziałania skutkom suszy oraz zarządzania zasobami wodnymi. Znaczenie wykorzystania nowoczesnych narzędzi przy projektowaniu rozwiązań hydrotechnicznych wzrasta szczególnie w obliczu rosnącego ryzyka ekstremalnych zjawisk pogodowych. Te zjawiska stają się niestety nową rzeczywistością.
Na skróty:
Współczesne projekty hydrotechniczne nie mogą polegać wyłącznie na tradycyjnych metodach. Dynamicznie zmieniające się warunki środowiskowe wymagają adaptacji, a także wdrażania nowoczesnych technologii. To także wyzwanie dla ustawodawców i inwestorów, którzy muszą dostosowywać przepisy oraz budżety do nowych realiów.
Zmiany klimatu jako wyzwanie dla hydrotechniki
Gwałtowne burze i deszcze nawalne powodują szybki przyrost wód w rzekach i zbiornikach. To zjawisko zwiększa ryzyko powodzi, zwłaszcza na terenach zurbanizowanych. W tym kontekście konieczne jest projektowanie systemów odprowadzania wody, które poradzą sobie z takimi ekstremami.
Jednocześnie jesteśmy świadkami coraz dłuższych okresów suszy. Wnioski nasuwają się same – trzeba budować infrastrukturę umożliwiającą magazynowanie wody. Ważne staje się również planowanie przestrzenne, które uwzględnia ochronę zasobów wodnych oraz ograniczenie ich utraty.
Ekstremalne zjawiska pogodowe mają też wpływ na jakość wód. Zwiększona erozja gleby oraz spływ zanieczyszczeń rolniczych i przemysłowych do rzek i jezior pogarszają warunki hydrologiczne.
Jakimi narzędziami dysponuje nowoczesna hydrotechnika? Przede wszystkim modelowanie hydrauliczne i hydrodynamiczne, które pozwala lepiej prognozować skutki zmian klimatycznych. Co więcej – nowe, coraz lepsze wersje oprogramowania HEC (Hydrologic Engineering Center) są dostępne bezpłatnie, więc jedyną barierą jest doświadczenie i sprawność w posługiwaniu się oprogramowaniem. W HydroBIM mamy kilku takich ekspertów.
Integracja danych w modelu BIM
Technologia Building Information Modeling (BIM) jest często kojarzona wyłącznie z modelem 3D. To błędne uproszczenie. Modele 3D pozwalają projektować infrastrukturę w odniesieniu do realnego otoczenia. Integracja danych pozyskanych z wielu dostępnych platform cyfrowych w modelu centralnym BIM ułatwia przewidywanie potencjalnych kolizji i optymalizację działań na wczesnym etapie projektowania. Także systemy retencji mogą być testowane pod kątem przepływów w warunkach ekstremalnych.
Wykorzystanie oprogramowania do analizy hydrodynamicznej, takich jak SCALGO czy HEC-RAS, umożliwia szybkie i dokładne obrazowanie przepływów wody w różnych, nawet teoretycznie nieprawdopodobnych scenariuszach. Tragiczna powódź na Dolnym Śląsku a także powodzie w Hiszpanii pokazały, że każdy scenariusz może się sprawdzić.
Zastosowanie technologii BIM w projektowaniu podnosi na zupełnie inny poziom jakości współpracę międzybranżową. W HydroBIM widzimy to bardzo dobrze projektując odwodnienia i zbiorniki retencyjne w projektach kolejowych CPK.
Przykłady dobrych praktyk projektowania hydrotechniki
Po kolejnych powodziach w 1997 i 2010 roku a szczególnie dzięki funduszom z Banku Światowego, ruszyły duże projekty przeciwpowodziowe w dorzeczach górnej Wisły i Odry.
W Sandomierzu zmodernizowano wały przeciwpowodziowe oraz zbudowano nowoczesną bramę przeciwpowodziową chroniącą port. Za nadzór projektowy odpowiadały AECOM i HydroBIM. Dzięki zastosowaniu technologii BIM możliwe było dokładne planowanie i optymalizacja pracy, co znacząco ograniczyło ryzyko opóźnień. Projekt uwzględnił także potrzeby lokalnych społeczności, których obawy rozwiązano dzięki sprawnie przeprowadzonym konsultacjom społecznym, gdzie spółka HydroBIM zaprezentowała czytelne i zrozumiałe wizualizacje 3D.
Podobne działania zrealizowano w Tarnowie, gdzie modernizacja systemów ochrony przeciwpowodziowej była współfinansowana przez Bank Światowy. Dzięki analizom prowadzonym przy użyciu narzędzi BIM udało się w porę wykryć potencjalne kolizje i dostosować projekt do wymogów środowiskowych.
Innym przykładem jest budowa zespołu zbiorników Kotliny Kłodzkiej. Zespół HydroBIM współpracował ze SWECO przy budowie zbiorników Krosnowice i Szalejów Górny. Podobnie jak zbiornik Racibórz Dolny, nowe zbiorniki w Kotlinie Kłodzkiej zadziałały prawidłowo podczas ostatniej powodzi.
Nowoczesne projektowanie hydrotechniki – bariery i wyzwania
Wdrażanie nowoczesnych rozwiązań hydrotechnicznych w Polsce napotyka na wiele barier. Jednym z głównych problemów jest niedobór wykwalifikowanej kadry. Inżynierowie specjalizujący się w nowoczesnych technologiach, takich jak BIM czy modelowanie hydrodynamiczne, są w Polsce nieliczni. Wynika to z jednej strony z braku wystarczającej liczby programów edukacyjnych na uczelniach a z drugiej z zapaści inwestycyjnej.
Nowoczesne technologie i rozwiązania błękitno-zielone są często kosztowne w realizacji. Wiele samorządów, zwłaszcza w mniejszych miastach, nie dysponuje wystarczającymi środkami, aby wprowadzać zaawansowane systemy retencji czy infrastrukturę ochrony przeciwpowodziowej. Mimo rządowych zapowiedzi, programów unijnych i KPO realne wykorzystanie środków na przeciwdziałanie skutkom powodzi i suszy jest znikome.
Barierą pozostaje także opór społeczny. W przypadku dużych inwestycji hydrotechnicznych mieszkańcy często obawiają się zmian w otoczeniu, które mogą niekorzystnie wpłynąć na ich życie codzienne. Ważne staje się prowadzenie dialogu z lokalnymi społecznościami i uwzględnianie ich potrzeb na etapie projektowania, jednak trzeba uświadamiać problemy i zagrożenia w długim okresie. Wykorzystanie modeli hydrodynamicznych w połączeniu z modelem 3D wydaje się być niezbędne, aby zdobyć akceptację dla realizowanych przedsięwzięć.
Jakie są realne perspektywy dla nowoczesnego projektowania hydrotechniki?
Aby skutecznie zaadaptować infrastrukturę hydrotechniczną do zmian klimatycznych, konieczne są zdecydowane działania na wielu poziomach. Kompleksowe plany zarządzania wodami muszą uwzględniać zarówno lokalne, jak i ogólnokrajowe potrzeby. Plany te powinny opierać się na twardych danych hydrologicznych i symulacjach dotyczących przyszłych zmian klimatycznych.
Polskie uczelnie muszą dostosować swoje programy do potrzeb rynku, kładąc większy nacisk na technologię BIM, analizy hydrologiczne i nowoczesne podejście do projektowania. Nowa generacja inżynierów musi być lepiej przygotowana do pracy w dynamicznie zmieniającym się środowisku.
Konieczne jest także uproszczenie procedur administracyjnych. Przyspieszenie procesów związanych z wydawaniem pozwoleń i planowaniem inwestycji może znacząco zwiększyć dynamikę realizacji projektów hydrotechnicznych.
Powyższe założenia mają sens wtedy, gdy Rząd będzie miał plan inwestycji i znajdzie środki na ich realizację…
W HydroBIM nie czekamy na odgórne decyzje. Od ponad pięciu lat BIM jest naszym naturalnym środowiskiem pracy. Tak samo, jak oprogramowanie do modelowania hydraulicznego i hydrodynamicznego.
Jeśli szukasz wsparcia doświadczonych ekspertów hydrotechniki i BIM,
Źródło ilustracji: archiwum HydroBIM