22 października 2017 Zaloguj
Drukuj   Wróć
Powódź w wymiarze fizycznym, społecznym i gospodarczym

Każdy z podstawowych procesów hydrologiczny jest odpowiedzialny za przebieg odpływu ze zlewni. Można te procesy podzielić na dwie grupy: odpowiedzialne za kształtowanie się retencji i tzw. strat wód opadowych oraz procesy odpowiedzialne za bezpośrednie formowanie się odpływu ze zlewni. Retencja reprezentowana jest przez proces intercepcji i infiltracji, straty - przez ewapotranspirację, składowe odpływu zaś to: spływ powierzchniowy, podpowierzchniowy i zasilanie koryt rzecznych z wód gruntowych.

 

 

Powodź w wymiarze fizycznym

Podstawowe procesy kształtujące odpływ ze zlewni przedstawiono na rysunku 1.2, zaś schemat obiegu wody w zlewni na rysunku 1.3.

 

 

Rys. 1.2. Podstawowe procesy kształtujące odpływ ze zlewni

 

 

 

Rys. 1.3. Schemat obiegu wody w zlewni

Każdy z podstawowych procesów hydrologiczny (rys.1.3) jest odpowiedzialny za przebieg odpływu ze zlewni. Można te procesy podzielić na dwie grupy: odpowiedzialne za kształtowanie się retencji i tzw. strat wód opadowych oraz procesy odpowiedzialne za bezpośrednie formowanie się odpływu ze zlewni. Retencja reprezentowana jest przez proces intercepcji i infiltracji, straty - przez ewapotranspirację, składowe odpływu zaś to: spływ powierzchniowy, podpowierzchniowy i zasilanie koryt rzecznych z wód gruntowych.

 

Wszystkie wymienione procesy są ze sobą ściśle powiązane i tworzą układ wzajemnie oddziaływujących na siebie elementów, czyli tzw. system hydrologiczny. Poszczególne procesy definiowane są w sposób następujący:

  1. Proces intercepcji roślin (rys. 1.4) polega na przechwyceniu części opadu atmosferycznego przez pokrycie terenu, a następnie wyparowaniu tej części opadu do atmosfery.

    Rys. 1.4 Schemat procesu intercepcji

     

  2. Ewapotranspiracja jest procesem, w którym woda przechodzi z fazy ciekłej w gazową bezpośrednio (ewaporacja) oraz poprzez metabolizm roślin (transpiracja). W potocznym rozumieniu pojęcie ewapotranspiracja oznacza parowanie, które uwzględniane jest postaci dwóch niezależnych form:

    • z powierzchni zwilżonej wodą lub ze swobodnego zwierciadła wody, zwanego ewapotranspiracją potencjalną;
    • poprzez transpirację roślin wraz z parowaniem z gruntu, zwanego ewapotranspiracją aktualną (rys. 1.5)

     

     

    Rys. 1.5. Schemat procesu ewapotranspiracji aktualnej

     

  3. Infiltracja jest procesem wsiąkania i przesiąkania części opadu netto przez powierzchnię gleby oraz przemieszczania się wody w strefie aeracji. Jest to najważniejszy proces w czasie transformacji opadu w odpływ. Decyduje on o ilościowym rozdziale opadu netto na poszczególne formy zasilania koryt rzecznych, takich jak: spływ powierzchniowy, odpływ podpowierzchniowy, odpływ gruntowy (rys. 1.6). Od rozpoznania tego procesu zależy możliwość przewidywania odpływu w przekroju zamykającym zlewnię.

     

     

    Rys. 1.6. Schemat działania procesu infiltracji

     

  4. Proces spływu powierzchniowego to ruch wody po powierzchni terenu. Powstaje on w wyniku wystąpienia na danym obszarze opadu efektywnego, czyli w momencie, gdy zdolność infiltracyjna gleby jest mniejsza od natężenia opadu netto (rys. 1.7).

    Spływ wody po naturalnej powierzchni zlewni odbywa się siecią kanalików wyżłobionych na powierzchni terenu, które zwane są mikrosiecią hydrograficzną. W procesie tym, w zależności od lokalnych warunków, część wody płynie po terenie lub rozdrobnioną warstwą gleby albo przez warstwę ściółki. Nie opracowuje się szczegółowego opisu tego procesu zarówno ze względu na brak możliwości i brak celowość odwzorowania tak drobnej struktury odpływu jak i ze względu na zmienność tego procesu w czasie. Zmienia się on w trakcie rozwoju w czasie opadu

     

     

    Rys. 1.7. Schemat działania spływu powierzchniowego

     

  5. Proces odpływu podpowierzchniowego (rys. 1.8) obejmuje poziomy ruch wody w strefie aeracji. Zjawisko to występuje w wyniku istnienia różnic w przewodności hydraulicznej na granicy warstwy gleby i podglebia. Przewodność hydrauliczna gleby (w przybliżeniu można pod tym pojęciem rozumieć prędkość przepływu wody w gruncie) jest około dwa rzędy wyższa od przewodności hydraulicznej podglebia. W wyniku tych różnic, na granicy obu warstw powstaje nadmiar wody zwany zasilaniem podpowierzchniowym. Poziomy ruch w strefie aeracji odbywa się wewnątrz szkieletu gruntowego. Stosując analogię do spływu powierzchniowego można odpływ podpowierzchniowy traktować jako ruch w sieci zamkniętych kanalików. Proces ten jest podstawową formą zasilania koryt rzecznych w czasie opadu.

     

     

    Rys. 1.8. Schemat działania odpływu podpowierzchniowego

    Woda poruszająca się po powierzchni gruntu oraz w strefie aeracji bierze bezpośredni udział w procesie spływu powierzchniowego i infiltracji. Część wody, może wsiąknąć w grunt ze spływu (np. w przypadku zmiany podłoża po którym porusza się woda na bardziej przepuszczalne) lub wypłynąć z warstwy gleby na powierzchnię terenu. To współdziałanie przekłada się na przebieg i wielkość wezbrania.

  6. Proces odpływu gruntowego obejmuje zasilanie sieci koryt rzecznych ze strefy saturacji. Wpływ tego procesu na hydrogram odpływu uwidacznia się w okresach bezopadowych. Często ta forma zasilania koryt nazywana jest zasilaniem bazowym.

     

  7. Przepływ w systemie koryt rzecznych (rys.1.9) jest zasilany wzdłuż linii ich biegów przez: odpływ gruntowy, spływ powierzchniowy i odpływ podpowierzchniowy. Przepływ ten ma charakter nieustalony w całym zakresie stanów, od niskich do wysokich.

     

    Rys. 1.9. Schemat procesu transformacji w sieci koryt rzecznych

 

 

Miarą powodzi w wymiarze fizycznym jest wysokość wezbrania. Jest ona określana w przekroju wodowskazowym pośrednim, lub zamykającym daną zlewnię.

Dla przykładu, na rysunkach 1.10a oraz 1.10b pokazano wykres najwyższych rocznych wartości przepływów w okresie ostatnich pięćdziesięciu lat, w przekroju Proszówki na rzece Rabie w dorzeczu Wisły. Rysunki te obrazują wartości WQ, odpowiedni na tle średniego rocznego przepływu SSQ oraz średniego wysokiego przepływu SWQ.

 


Rys. 1.10.a

 

Rys. 1.10.b


Powódź to związek wezbrania oraz szkód i strat, które ono wywołuje – ale te ostatnie nie decydują o kwalifikacji wielkości wezbrania. Można jedynie, zgodnie z obowiązującą klasyfikacją wezbrań powodziowych, oszacować czy dane wezbranie miało charakter katastrofalny, wielki lub zwyczajny, w zależności od prawdopodobieństwa wystąpienia – przypisanego jego stanom lub przepływom maksymalnym

Dopiero przejście do skutków społeczno – gospodarczych, identyfikowanych obszarowo powyżej przekroju zamykającego daną część zlewni, sytuuje wezbranie w kategoriach powodziowych.

 

 

Powódź w wymiarze społeczno - gospodarczym

Rozpatrując społeczny i gospodarczy aspekt powodzi należy zauważyć wagę tego zjawiska na tle innych katastrof naturalnych. Światowa statystyka strat z nich wynikających, obejmująca lata 1985 – 1999 wskazuje, że powodzie powodują drugie co do wielkości straty po huraganach. Wartość tych strat sięga 29 % całkowitej wartości strat w świecie, wynikających z katastrof naturalnych (rys. 1.11).

Rys. 1.11. Struktura strat powodowanych katastrofami naturalnymi w świecie

 


Badając strukturę strat powodziowych w świecie, należy zwrócić uwagę na dwa elementy:

  1. pierwszy dotyczy pozycji strat ekonomicznych w ujęciu całkowitym do strat ekonomicznych poniesionych w ramach ubezpieczeń. Ilustruje to rysunek 1.12. Pokazuje on jak korzystnie wpływa system ubezpieczeń powodziowych na efekty ekonomiczne;
  2. drugi odnosi się do generalnej tendencji wzrostowej strat powodziowych. Użyto tutaj przykładu Stanów Zjednoczonych. Rysunek 1.13 p rzedstawia wysokość finansowych strat powodziowych w USA na przestrzeni lat 1903 – 1995. Jak widać najwyższe straty, towarzyszące najwyższym wezbraniom, rosną. Zależność ta może być zaskakująca zważywszy, że w XX wieku nastąpił rozwój kompleksowych systemów ochrony przeciwpowodziowej, szczególnie w Stanach Zjednoczonych, przodujących w świecie również i w tej dziedzinie. Trend zobrazowany na rys. 1.13 świadczy więc o tym, że wartość strat powodziowych związana jest z zasobnością społeczeństwa i rośnie wraz z nią, mimo stosowania zaawansowanych i kompleksowych rozwiązań ochronnych. Z żadnym więc ze środków ochrony przeciwpowodziowej nie można wiązać nadziei na całkowite wyeliminowanie strat. Każdy ze środków może się tylko przyczynić do redukcji strat w sytuacji wzrostu wartości zagrożonego majątku.

 

 

Rys. 1.12 Struktura start powodziowych w świecie

 

Rys. 1.13. Wartość strat powodziowych w USA w latach 1903 – 1999.

 

Wymiar gospodarczy powodzi w Polsce ocenić realnie można tylko w oparciu o konkretne dane ilościowe na temat strat rzeczowych a przede wszystkim strat finansowych w porównaniu z możliwościami finansowymi jednostki administracyjnej, na terenie której dane straty powstały.

W związku z powyższym problem wymiaru społeczno – gospodarczego powodzi w Polsce zostanie zilustrowany na konkretnych przykładach z dorzecza górnej Wisły. Przykłady te pozwolą na dokonanie wartościowania problemu dla różnych poziomów administracyjnych.

 

Poziom wojewódzki i powiatowy – województwo małopolskie

Tabela 1.2 przedstawia wartość strat finansowych poniesionych przez poszczególne powiaty województwa małopolskiego w wyniku powodzi w roku 2001. Wartość strat w infrastrukturze gminnej i powiatowej stanowiła jak widać 31% planowanych dochodów własnych powiatów. Straty te były oczywiście nierównomiernie rozłożone. W powiatach najbardziej narażonych na powódź straty te przekroczyły znacznie dochody własne powiatu, sięgając nawet ich 180 % (powiat suski). W sześciu powiatach (blisko 1/3 liczby wszystkich powiatów województwa małopolskiego) straty były bliskie lub przekraczały (czasem znacznie) 50 % planowanych dochodów własnych.

Ponadto na obszarze województwa wystąpiły w roku 2001 straty w infrastrukturze komunikacyjnej wojewódzkiej i krajowej oraz hydrotechnicznej o wartości łącznie 509048900 zł. Całkowita wartość strat powodziowych w omawianym województwie w roku 2001 wyniosła 1 013 524 122 zł.

 

Poziom gminny – zlewnia rzeki Raby (dorzecze górnej Wisły)

W skali gminy zróżnicowanie skutków powodzi jest znacznie większe. W tabeli 1.3 zestawiono straty powodziowe również z roku 2001 ale w rozbiciu na gminy położone w zlewni rzeki Raby. Najbardziej poszkodowanym powiatem tego obszaru był powiat limanowski, w którym straty wyniosły 132 % dochodów własnych. W gminie Jodłownik tego powiatu straty te jednak sięgnęły aż 185 % dochodów własnych gminy. W najmniej poszkodowanym powiecie wielickim (1% w stosunku do dochodów własnych) względne straty w gminie Gdów były pięciokrotnie wyższe (5% w stosunku do dochodów własnych gminy).

Tab. 1.2. Straty powodziowe w województwie małopolskim w roku 2001

 

Powiat Suma strat w infrastrukturze gminnej i powiatowej [zł] Plan dochodów własnych [zł] Udział strat w dochodach własnych [%] Osuwiska (nie wchodzą w ogólną sumę strat)

bocheński

13 097 747

60 687 876

22%

 

brzeski

14 856 739

60 841 171

24%

 

chrzanowski

243 000

2 280 180

11%

 

dąbrowski

10 847 988

22 174 834

49%

 

gorlicki

27 042 963

46 913 480

58%

3 501 000

krakowski

9 813 855

460 500 399

2%

 

limanowski

62 253 079

47 245 906

132%

2 172 000

miechowski

981 522

1 070 996

92%

 

myślenicki

13 076 676

58 422 032

22%

 

nowosądecki

168 263 439

152 027 550

111%

3 664 500

nowotarski

24 110 231

81 927 284

29%

155 000

olkuski

2 602 834

69 457 671

4%

 

oświęcimski

10 021 195

82 353 769

12%

15 000

proszowicki

2 032 052

19 783 139

10%

 

suski

62 589 500

34 303 557

182%

 

tarnowski

35 655 784

209 812 202

17%

 

tatrzański

9 394 132

47 896 988

20%

 

wadowicki

27 372 916

88 276 433

31%

 

wielicki

712 070

59 074 802

1%

 

Suma

494 967 722

1 605 050 269

31(?)  

9 507 500

Straty w infrastrukturze komunikacyjnej wojewódzkiej i krajowej [zł]

84824900

Straty w infrastrukturze hydrotechnicznej [zł]

424224000

Ogólna suma strat

1 013 524 122

 

Tab. 1.3. Straty powodziowe w gminach na obszarze zlewni Raby w roku 2001.

 

 

Powiat Gmina Straty ogółem [zł] Plan dochodów własnych [zł] Udział strat w dochodach własnych [%] Osuwiska (nie wchodzą w ogólną sumę strat)

bocheński

Bochnia

2 643 660

4 716 000

56%

 

bocheński

Łapanów

938 500

2 550 000

37%

 

bocheński

Trzciana

375 000

5 875 821

6%

 

bocheński

Żegocina

1 591 300

1 311 472

121%

 

limanowski

Jodłownik

3 133 600

1 693 000

185%

500 000

limanowski

Mszana Dolna

5 634 500

3 936 000

143%

 

limanowski

Niedźwiedź

2 008 000

2 079 000

97%

 

myślenicki

Dobczyce

1 650 500

7 181 543

23%

 

myślenicki

Lubień

766 000

8 290 188

9%

 

myślenicki

Myślenice

532 000

24 939 152

2%

 

myślenicki

Pcim

511 267

2 766 873

18%

 

myślenicki

Raciechowice

1 352 000

2 232 000

61%

 

myślenicki

Tokarnia

363 400

1 904 057

19%

 

myślenicki

Wiśniowa

800 000

2 124 448

38%

 

nowotarski

Raba Wyżna

1 672 445

2 661 149

63%

 

nowotarski

Rabka Zdrój

570 125

9 304 966

6%

150 000

wielicki

Biskupice

 

 

 

 

wielicki

Gdów

281 500

5 192 000

5%

 

wielicki

Kłaj

 

 

 

 

Suma

24 823 797

88 757 669

 

650 000

 

Zauważyć należy, że powódź dotyka stale te same obszary. Wynika to z wielu uwarunkowań je charakteryzujących. Powoduje to częściową przynajmniej powtarzalność strat. Ilustracją tego faktu są dane z lat 1997 – 1999 dla zlewni rzeki Łososiny (dorzecze Dunajca). W tabeli 1.4. zestawiono wartości strat powodziowych w układzie rzeczowym. Na rys. 1.14. pokazano zaś procentowy udział strat w powyższym trzyleciu w poszczególnych sektorach.

Łączna wysokość strat w poszczególnych latach w zlewni Łososiny wyniosła:

  • w roku 1997 - 95 ml zł
  • w roku 1998 - 25 ml zł
  • w roku 1999 - 3 ml zł.
  • Całkowita wartość strat w latach 1997 – 1999 wyniosła 123 ml zł.

 

Tab. 1.4. Zestawienie strat w dorzeczu Łososiny [tys. zł]

 

 

1997 1998 1999

a) grunty orne

3434,70

107,21

20,00

b) użytki zielone

902,00

27,60

5,00

c) utrzymanie rzek (wały ochronne,

budowle hydrotechniczne,

brzegi rzek i potoków)

19371,70

3902,00

270,00

d) budynki

17065,10

618,00

21,50

e) drogi (krajowe, wojewódzkie, inne)

33552,60

17962,25

1669,50

f) mosty (wszystkie rodzaje)

15057,80

1876,00

7,00

g) inne (w tym straty pośrednie

i wydatki na ochronę przed powodzią)

6041,80

138,00

707,27

OGÓŁEM:

95425,7

24631,06

2700,27

powodz

Rys. 1.14. Procentowy rozkład strat w poszczególnych sektorach w zlewni Łososiny w latach 1997 – 99.

 

Jak widać największe zniszczenia i straty dotyczyły dróg. Ma to związek z górzystym charakterem omawianego obszaru.

Oprócz strat gospodarczych powódź powoduje często wielkie zmiany w obrębie środowiska przyrodniczego. Gwałtowny spływ wód w terenach górzystych wywołuje zmiany w ukształtowaniu den dolinnych i koryt rzecznych, uruchamia i wyzwala procesy osuwiskowe, erozję gleb na stokach i zaburza profile glebowe na obszarach równinnych.

W tabeli 1.5. zestawiono dla przykładu zniszczenia wywołane opadami z lipca 1997r. w zlewni Łososiny.

 

Tab. 1.5. Liczba szkód powodziowych w dorzeczu rzeki Łososina (lipiec 1997r.)

 

Gmina

Dobra

Limanowa

Laskowa

Łososina Dolna

Razem

a) Osuwiska

2

6

20

21

49

b) Większe zerwy

0

3

8

0

11

c) Podcięcia drogowe

0

1

6

0

7

d) Podcięcia tras

rzecznych

0

4

0

4

8

e) Spływy gruzowe

i gruzowo-błotne

2

3

4

0

9

RAZEM :

4

17

38

25

84

 

Na koniec należy podkreślić, że powyżej podano przykładowe zestawienia strat możliwych do bezpośredniej wyceny finansowej lub ilościowej. Powódź powoduje jednakże dodatkowo finansowe straty pośrednie, związane z utrudnieniami i przerwami w prowadzeniu normalnej działalności gospodarczej, funkcjonowaniu szkół, przedszkoli a także w zwyczajowej egzystencji każdego człowieka. Szacuje się, że wartość tych strat sięga 60 – 100 % wartości strat bezpośrednich.

 

Do góry   Wróć