W kontekście zmian klimatycznych i coraz częstszych powodzi błyskawicznych, zarządzanie wodami opadowymi staje się niezwykle istotne dla ochrony miast przed podtopieniami.
Zarządzanie wodami opadowymi powinno opierać się przede wszystkim na maksymalnym zatrzymaniu wód opadowych na miejscu. Powstaje pytanie – jak zaplanować na poziomie samorządów kompleksowe działania zapobiegawcze dla ochrony przed powodziami?
Spis treści:
Modelowanie hydrodynamiczne – zbieranie i przetwarzanie danych wejściowych
Współczesne metody cyfrowe pozwalają na precyzyjne określenie obszarów zagrożonych, co jest niezbędne do planowania przestrzennego, ochrony ludności oraz projektowania infrastruktury. Do tego celu służą modele hydrauliczne i hydrodynamiczne, które sporządamy w HydroBIM, korzystając z oprogramowania HEC-RAS i SCALGO.
Podstawą skutecznego modelu hydraulicznego są dokładne dane wejściowe. Oprogramowanie działa na bazie szczegółowych numerycznych modeli terenu DEM (Digital Elevation Model). Te dane pozwalają na stworzenie realistycznej mapy powierzchni, która stanowi fundament dla dalszych analiz.
Oprogramowanie pozwala na integrację danych meteorologicznych. Informacje o opadach – zarówno prognozowanych, jak i historycznych – stanowią kolejny element analizy.
Analiza przepływów powierzchniowych
Korzystając z funkcji modelowania 1D i 2D analizujemy, jak woda przemieszcza się w terenie, uwzględniając ukształtowanie powierzchni i opady. W kontekście powodzi błyskawicznych pozwala to ocenić, które obszary są najbardziej narażone na zalanie.
Analizujemy ścieżki spływu i pokazujemy miejsca gromadzenia się wody. To szczególnie istotne w miejskich aglomeracjach, gdzie infrastruktura często nie nadąża za intensywnymi opadami.
Oprogramowanie pozwala na symulację różnych scenariuszy opadowych i umożliwia identyfikację newralgicznych punktów. Dzięki temu inżynierowie szybko potrafią ocenić ryzyko i zaprojektować odpowiednie środki zaradcze.
Modelowanie odpływu
Jednym z najważniejszych elementów analizy powodzi błyskawicznych jest modelowanie odpływu wody. HEC_RAS i SCALGO oferują zaawansowane narzędzia do symulacji scenariuszy hydrologicznych, takich jak opady o różnej intensywności i czasie trwania. Pozwala to precyzyjnie przewidzieć, jak różne poziomy deszczu wpłyną na przepływ wód na określonym terenie.
W kontekście powodzi błyskawicznych stosowany w HydroBIM software pozwala modelować sytuacje ekstremalne, na przykład opady o prawdopodobieństwie wystąpienia 1%, czyli tak zwane opady stuletnie. Oprogramowanie pokazuje, gdzie woda będzie się gromadzić, jakie obszary zostaną zalane, a także jakie będą prędkości przepływów. Analiza tych danych jest niezbędna dla oceny ryzyka oraz przygotowania planów i działań na rzecz ochrony infrastruktury i mieszkańców.
Dynamiczne wizualizacje pokazują, jak zmienia się sytuacja w terenie w czasie rzeczywistym. SCALGO Live umożliwia też integrację wyników modelowania z innymi narzędziami GIS, co ułatwia dalszą analizę i planowanie działań.
Ocena pojemności retencyjnej
Scenariusze mogą obejmować warianty uwzględniające różne rodzaje infrastruktury ochronnej, takie jak wały przeciwpowodziowe, systemy retencyjne czy bariery. Analiza wyników pokazuje, jak te rozwiązania wpływają na redukcję zagrożenia szybkimi powodziami.
W praktyce wyniki analizy pozwalają na ocenę efektywności istniejących zbiorników retencyjnych oraz na optymalizację ich pojemności w kontekście przyszłych inwestycji. Na tej podstawie można także zaplanować dodatkowe środki ochronne, takie jak budowa nowych obiektów retencyjnych, przebudowa systemów odwadniających, czy też wprowadzenie zmian w zagospodarowaniu przestrzennym.
Tak się stało w gminie Wielopole Skrzyńskie gdzie eksperci HydroBIM skonfrontowali założenia samorządu z danymi pozyskanymi z modelu, dzięki czemu plan rozwoju retencji w gminie mógł zostać urealniony.
Planowanie środków zaradczych
Na podstawie analiz i symulacji projektanci i inżynierowie mogą określić, gdzie najlepiej zlokalizować systemy odwadniające, zbiorniki retencyjne, rowy melioracyjne czy przepusty. Oprogramowanie pozwala symulować różne warianty zagospodarowania terenu oraz ich wpływ na zarządzanie wodami opadowymi.
W przypadku miejskich obszarów, gdzie ryzyko powodzi błyskawicznych jest szczególnie wysokie, modelowanie hydrodynamiczne wspiera optymalizację urbanistyczną poprzez identyfikację newralgicznych miejsc, gdzie konieczne jest wzmocnienie ochrony.
Model dostarcza również informacji o miejscach, gdzie naturalne przepływy mogą zostać przekształcone w sposób, który minimalizuje ryzyko powodziowe. Przykładowo, analiza może wskazać, gdzie warto utworzyć strefy buforowe, które pochłoną nadmiar wody, lub gdzie wprowadzić obszary zielone poprawiające retencję.
Symulacja różnych scenariuszy
Jedną z największych zalet modelowania jest możliwość szybkiego porównywania wielu scenariuszy opadowych i decyzji projektowych. Symulacje w czasie rzeczywistym pozwalają na testowanie rozmaitych wariantów zagospodarowania przestrzennego i sprawdzanie ich wpływu na ryzyko powodzi błyskawicznych.
Scenariusze mogą obejmować warianty uwzględniające różne rodzaje infrastruktury ochronnej, takie jak wały przeciwpowodziowe, systemy retencyjne czy bariery. Analiza wyników pokazuje, jak te rozwiązania wpływają na rozkład wody w czasie rzeczywistym.
Wizualizacja wyników i raportowanie
Jednym z najważniejszych atutów oprogramowania stosowanego w HydroBIM jest jego zdolność do generowania czytelnych i szczegółowych wizualizacji wyników modelowania hydrologicznego.
W kontekście powodzi błyskawicznych, zrozumienie wyników analizy przez decydentów, projektantów i społeczność lokalną ma fundamentalne znaczenie. Wizualizacje są łatwe do interpretacji. To ułatwia osobom nie-technicznym zrozumienie ryzyka i ocenę proponowanych zaradczych rozwiązań inżynieryjnych.
Raporty są cenne podczas prezentacji wyników analiz interesariuszom, takim jak władze lokalne, deweloperzy czy społeczności lokalne. Dzięki integracji z innymi narzędziami GIS, wyniki mogą być łatwo przenoszone i integrowane z większymi projektami zarządzania wodami. Wizualizacje mogą być bezpośrednio udostępniane zespołom projektowym, samorządom oraz służbom odpowiedzialnym za zarządzanie kryzysowe, co w efekcie usprawnia zarządzanie wodami opadowymi.