GlobalMapper_PL_EN

Na przełomie maja i czerwca 2010 r. Wisła przypomaniała o tym, czym jest Natura i żywioł wody. Po stosunkowo krótkotrwałych lecz intensywnych opadach w partiach górskich - skumulowała tyle wody, iż zdołała zalać znaczne obszary kraju leżące na trasie swej doliny. Jeśli popatrzy na zdjęcia satelitarne - łatwo zauważymy jak szeroki jest obszar pradoliny Wisły i jak na przstrzeni dziejów rzeźbiła swoje koryto. W międzyczasie - człowiek zachęcony żyznymi glebami pradoliny, a równocześnie uśpiony w swej czujności "sporadycznymi tylko" gwałtownymi wylewami rzeki - zaczął zasiedlać te tereny - na wszelki wypadek otaczając swoje dobra ciągiem wałów przeciwpowodziowych... Byłoby jednak dobrze, gdyby wziął także pod uwagę ewentualność okresowych wezbrań i możliwość wystąpienia powodzi, a także przerwania wałów i budował swoje siedziby przynajmniej na tzw. "wysokim parterze", zwiększając tym samym swe szanse w rywalizowaniu z gwałtownym wzrostem poziomu wody. Cóż, kto jednak chciałby mieszkać na I piętrze mając willę z ogrodem...?! Na kanwie tych nieszczęśliwych wydarzeń, przy wykorzystaniu oprogramowania karto-GIS GlobalMapper - wykonaliśmy na szybko symulację wrażliwości terenu na zalanie w gminie Wilków (poprzednia strona). Powiat Kozienicki graniczący z Wisłą wzdłuż całej wschodniej granicy - szczęśliwie (tym razem) nie doznał szkód. Cóż jednak by się stało, gdyby rozciągające się wzdłuż tej granicy wały - miejscami poddały się naporowi fali powodziowej...? Pokusiliśmy się więc o wykonanie kolejnej, nieco dokładniejszej symulacji dotyczącej tego terenu, aby choć w przybliżeniu odpowiedzieć na to pytanie.

*   *   *

Bieg Wisły umownie dzieli się na 3 odcinki:
   * górny, od źródeł do Sandomierza,
   * środkowy, od Sandomierza do ujścia Narwi z Bugiem,
   * dolny, od ujścia Narwi aż po własne ujście do Bałtyku.

Zbiorniki na Wiśle:
   * Jezioro Czerniańskie
   * Jezioro Goczałkowickie
   * Jezioro Włocławskie

Dorzecze - zlewnia danej rzeki, czyli cały obszar, z którego wody powierzchniowe spływają do systemu określonej rzeki. Granicą dorzecza jest dział wodny, a jego punktem zamykającym - ujście do recypienta.

Dorzecze Wisły zajmuje powierzchnię 194 424 km2 (w Polsce 168,7 tys. km2). Urzeźbienie dorzecza Wisły charakteryzuje średnie wzniesienie 270 m n.p.m., przy czym przeważająca część dorzecza (55%) położona jest na wysokościach 100-200 m n.p.m.; od 100-300 m zawiera się ponad 3/4 dorzecza. Najwyższy punkt dorzecza leży na wysokości 2655 m n.p.m. (szczyt Gerlach w Tatrach). Cechą dorzecza Wisły jest asymetria – w znacznej mierze konsekwencja kierunku nachylenia Niżu Środkowoeuropejskiego ku północnemu zachodowi i kierunku spływu wód lodowcowych, przy równocześnie znacznej predyspozycji w budowie starszego podłoża. Asymetria dorzecza (prawostronnego do lewostronnego): 73-27%[potrzebne źródło].

Dopływy Wisły: (w szkole kazano uczyć się tego na pamięć)
Prawobrzeżne dopływy Wisły:
Soła, Skawa, Raba, Dunajec, Wisłoka, San, Wieprz, Świder, Narew, Skrwa, Drwęca, Osa oraz Liwa.
Lewobrzeżne dopływy Wisły:
Przemsza, Dłubnia, Szreniawa, Nida, Czarna, Opatówka, Kamienna, Iłżanka, Radomka, Pilica, Bzura, Brda, Wda oraz Wierzyca

Wody Wisły często wzbierają, powodując powodzie. W górnym biegu rzeki dzieje się tak zwykle w lipcu, pod wpływem obfitych opadów w górach, a w środkowym i dolnym biegu w marcu, pod wpływem roztopów wiosennych. Naturalny polder zalewowy na Nizinie Ciechocińskiej zalewany jest często dwukrotnie – wiosną i latem w rejonie Otłoczyna, gdzie znajduje się naturalny bród przez Wisłę (szlak bursztynowy).

W historii dochodziło wielokrotnie do katastrofalnych powodzi, m.in. w latach: 1813, 1844, 1888, 1934, 1960, 1997, 2001, 2010. Aby im zapobiec powstały zbiorniki retencyjne na dopływach w górnym biegu, w niższych partiach jest kanalizowana (koło Krakowa, planowane są także stopnie wodne w Wyszogrodzie, Płocku, Ciechocinku, Solcu Kujawskim, Chełmnie, Opaleniu i Tczewie), a w odcinku środkowym postępuje regulacja, jednak całościowa regulacja jest oprotestowywana jako zagrożenie dla unikalnego na skalę Europy środowiska naturalnego. Na Wiśle jest jeden stopień wodny i elektrownia wodna we Włocławku.

Średni przepływ roczny wynosi: w Krakowie - 84 m3/s, w Warszawie - 590 m3/s, przy ujściu - 1054 m3/s, a maksymalna różnica stanów wody – 10 m.

To tyle tytułem wprowadzenie ogólnego w temat.
*   *   *

Zanim przystąpimy do tworzenia symulacji sytuacji powodziowej - uporządkujmy jeszcze kilka pojęć związanych z terminologią hydrologiczną oraz monitorowaniem stanów wód na rzekach polskich:

• Stan wody w rzecze jest to wzniesienie zwierciadła wody w cieku (w danym profilu)  ponad przyjęty umownie poziom odniesienia (co nie jest równoznaczne z głębokością cieku). Należy rozróżnić pojęcia stan wody i poziom wody. Są to te same wielkości fizyczne, jednak podawane względem różnych odniesień. Poziomy terenu liczymy od przyjętego poziomu morza, dlatego wysokość na której znajdują się obiekty na Ziemi wyrażamy w metrach nad poziomem morza.
  

• W Polsce sieć wodowskazowa odniesiona jest obecnie do poziomu morza w Kronsztadzie  w Rosji.
  

• Obserwacje prowadzi się na wodowskazach, dlatego poziom odniesienia jest poziomem zerowym podziałki na wodowskazie tzw. zero wodowskazu.
  

• Dla uproszczenia zapisu wzniesienie zwierciadła wody liczymy od ustalonego „zera” wodowskazu. Taki pomiar nazywamy stanem wody, w odróżnieniu od poziomów liczonych względem przyjętego zera niwelacji. W praktyce zera ustalane są poniżej najniższego stanu wody w celu uniknięcia wartości ujemnych wynikających z możliwej erozji dennej pogłębiającej dno np. rzeki. Rzędna zera każdego wodowskazu określona jest w odniesieniu do państwowej sieci niwelacyjnej, dlatego też mając tę informację jesteśmy w stanie wyznaczyć poziom wody.
  

• Na podstawie wieloletnich pomiarów można określić charakterystyczny rozkład stanów wody dla danej rzeki w danym miejscu. Wyznacza się wówczas następujące strefy stanów wody:     * strefę stanów niskich,     * strefę stanów średnich,     * strefę stanów wysokich,     * stan ostrzegawczy,     * stan alarmowy.
  

Stany charakterystyczne przekroju rzeki, to wybrane, obliczone na podstawie obserwacji, stany wody w danym przekroju, określające jej reżim hydrologiczny.

Rozróżnia się stany charakterystyczne:     * roczne,     * wieloletnie.

Stany charakterystyczne roczne:     * stan średni roczny,     * maksimum roczne,     * minimum roczne

Stany charakterystyczne wieloletnie:     * woda normalna – średni stan z wielolecia,     * średnia wielka woda
   * średnia niska woda,     * stany ekstremalne,        - absolutne maksimum,        - absolutne minimum.

stany rzeczne
   * WW - wysoka woda - najwyższy stan,     * SW - średnia woda - średni stan,     * NW - niska woda - najniższy stan

stany ekstremalne
   * WWW - najwyższa wysoka woda,     * NNW - najniższa niska woda

Krzywa stanów wody obrazuje wahania stanów wód w zależności od czasu w określonym profilu. Okresowe stany wód (rok, półrocze, okres żeglugi). Stan wody w rzece informuje o napełnieniu koryta w danym profilu, lecz nie informuje o natężeniu przepływu, a tym
samym o dopływie rzecznym. Napełnienie koryta rzeki zależy od natężenia przepływu.

Wodowskaz: - jest to urządzenie służące do pomiarów terminowych stanów wody. Najczęściej wykorzystywany typ wodowskazu to wodowskaz łatowy. Minusem wodowskazów jest konieczna obecność obserwatora do wykonania odczytu stanu. Ogranicza to obserwacje do określonych terminów jako tzw. obserwacje zwyczajne wykonywane 1 raz na dobę o godzinie 7:00 czasu urzędowego (lokalnego) a wyjątkowo (przy regularnych dobowych wahaniach stanu wody) 3 razy na dobę o godzinie 7, 13 i 19 lub latem o godz. 6, 12 i 18. W sytuacjach nadzwyczajnych jakimi są wezbrania i powodzie odczyt wykonuje się nawet co godzinę.

Rodzaje wodowskazów:
   * wodowskaz łatowy - posiada podziałki jednostronne i dwustronne w formie metalowych lub plastikowych tabliczek i segmentów       zamocowanych we wnęce ceowego przekroju drewnianej łaty
   * wodowskaz grupowo-korespondujący
   * wodowskaz pionowo-skośny (łatowo-skarpowy)
   * wodowskaz skośny (schodkowy)- ułatwia on pomiar przy przesuwającej sie linii brzegowej wraz ze zmiana stanu wody,       a także nie utrudniają spływu wody i kry lodowej
   * wodowskaz maksymalny (skrzynkowy, pływakowo-zębatkowy, pływakowo-zapadkowy, itp.) -zachowują one najwyższy       stan wody do czasu przybycia obserwatora
   * wodowskaz palowy
   * wodowskaz pływakowy
   * wodowskaz rejestrujący analogowy (limnigraf analogowy)
   * wodowskaz rejestrujący cyfrowy (limnigraf cyfrowy)
   * wodowskaz precyzyjny (o dokładności do 0,01mm)

Zero wodowskazu: Umowny poziom usytuowania początku skali [0 cm] na łacie wodowskazowej, dowiązany geodezyjnie do państwowej sieci niwelacyjnej, wyrażony w metrach [n.p.m.] w Kronsztadt.

Rzędna zera wodowskazu: Rzędna punktu zerowego wodowskazu określona niwelacyjnie w stosunku do poziomu odniesienia.
WW (wysoka woda) - najwyższy stan roczny; NW (niska woda) - najniższy stan roczny

Wodowskazy na Wiśle: Ustroń, Skoczów, Nowy Bieruń, Pustynia, Kraków, Karsy, Szczucin, Sandomierz, Zawichost, Puławy, Nadwilanówka, Warszawa, Wyszogród, Kępa Polska, Włocławek, Toruń, Fordon, Chełmno, Grudziadz, Tczew, Przegalina,

STANY WODY W WYBRANYCH PROFILACH WODOWSKAZOWYCH W DORZECZU WISŁY

http://www.pogodynka.pl/hydrobiuletyn.php
WYKAZ WODOWSKAZÓW NA WIŚLE
http://www.pogodynka.pl/hydrobiuletyn.php
http://www.wisla.zmw.warszawa.pl/?mode=galerie&gak=22
*   *   *

Wezbranie - wysoki stan wody w rzece, który prowadzi do wystąpienia rzeki z brzegów i zalania doliny rzecznej. W polskiej terminologii geograficznej wezbrania przynoszące szkody materialne i społeczne nazywa się powodziami.

Typy wezbrań (powodzi) w Polsce:
   * półrocza letniego:
         - opadowo-nawalne - na skutek krótkotrwałego, ulewnego opadu, mają charakter lokalny,
         - opadowo-rozlewne - na skutek kilkudniowych, ulewnych opadów, zajmują większe obszary,
   * półrocza zimowego:
         - roztopowe - na skutek nagłego stopnienia grubej pokrywy śnieżnej,
         - zatorowe - na skutek zatamowania odpływu wody przez lód bądź śryż,
         - sztormowe - w czasie silnych wiatrów od strony morza wpychających wodę morską w doliny rzeczne.

Powódź: - zalanie przez wodę terenów zwykle nadbrzeżnych, głównie w wyniku wezbrania rzeki. Przyczyną bywa nagły spływ wód roztopowych z zmimowych opadów śnieżnych lub obfite i długotrwałe opady deszczu. Powodzie półrocza letniego występują najczęściej w górach, a półrocza zimowego - na nizinach. Naturalną regulacja rzek nazywa się regulację, której cel osiąga się przez mało różniące się od naturalnego ukształtowania koryta i tarasów zalewowych. W celu stworzenia nowej "naturalnej" rzeki o parametrach dostosowanych do potrzeb gospodarczych (rolnictwo, ujęcia wody, dopływy, mosty, ochrona brzegów, rekreacja).

*   *   *

Przygotowani teoretycznie możemy przystąpić do tworzenia prezentacji. Jak widać na oficjalnym wykazie - wzdłuż wiślanej granicy powiatu kozienickiego "nie ma" żadnego oficjalnego wodowskazu... Skąd inąd wiemy, że takowe istnieją - jak chociażby na nabrzeżu przy moście w Dęblinie i w Świerżach Górnych przy Elektrowni Kozienice. Dobrze by było znać również poziom niwelacji zera tych wodowskazów w odniesieniu do poziomu morza, ale poradzimy sobie nieco inaczej:

1. Na wstępie określmy obszar naszego zainteresowania:

• mapa topograficzna wybranego terenu (dowolna)
  

• granice administracyjne powiatu kozienickiego i jego gmin
  

• dane wysokościowe DEM lub SRTM
  

*   *   *

Z powyższych ilustracji wynika:

• Znaczna powierzchnia powiatu kozienickiego zajmuje obszar pradoliny Wisły
  

• Północna granica powiatu wiedzie wzdłuż dolnego biegu rz. Pilicy
  

• Na styku gminy Kozienice, Magnuszew oraz na wskroś gminy Głowaczów przedziera się dolina rzeki Radomki
  

• Najniższa ilustracja to zagęszczone warstwice obszaru wygenerowane przez GlobalMapper z cięciem poziomym (celowo) co 50 cm. Obrazują one dobitnie charakter wysokościowy terenu i zaznaczają dolinę Wisły, Pilicy i Radomki.
  

Aby poradzić sobie z brakiem danych o poziomie niwelacji granicznych wodowskazów - wyznaczmy profile wysokościowe doliny Wisły na północy i południu obszaru powiatu kozienickiego:

*   *   *

(Granica północna) - W korycie Wisły odczytaliśmy wartość ok. 95m n.p.m.

(Granica południowa) - W korycie Wisły - ok 116 m n.p.m.

Jak wynika z odczytów wysokościowych pobranych z danych SRTM - koryto Wisły w południowej części powiatu kozienickiego leży na poziomie 116 m n.p.m., zaś w części północnej na poziomie 95 m n.p.m.
Mamy więc "teoretyczny" spadek dna = 21m, na odcinku (mniej więcej)  83 km.
Brakuje nam wprawdzie znajomości wysokości istniejących wałów przeciwpowodziowych, lecz możemy ją założyć na ok 4 m, a że wzniesione zostały jako bariery przeciw-zalewowe, ich podstawa leży na warstwicy brzegu +1-1,5m.

Zobaczmy więc jak przedstawiają się wzajemne relacji wody i terenu przy podnoszeniu poziomu wody w zakresie od 95m - 120m ze skokiem co 1m. Tą zależność zaprezentujemy na kolejnych zrzutach ekranowych przewijających się sekwencyjnie.

*   *   *

Powyższe obrazy wzrastania poziomu wody na tle danych wysokościowych umożliwiają zorientowanie się co do stopnia wrażliwości wybranego terenu na zalanie przy określonym poziomie wody.
Poniżej przedstawiamy kolejną prezentację - tym razem na tle mapy topograficznej, co pozwoli wskazać już bezpośrednio - które wsie i miejscowości powiatu Kozienickiego narażone są najbardziej w przypadku np. przerwania linii wałów przeciwpowodziowych.

Symulacje tego typu mogą być wykonywane na mapach bardziej szczegółowych i dla mniejszych, wybranych obszarów. Pozwala to przewidzieć i wyznaczyć - miejsca najbardziej narażone na wpływ zjawisk powodziowych, zaplanować za wczasu wzmocnienie lub podniesienie poziomu wałów. Odrębną sprawą jest zagrożenie płynące ze strony ujść rzek Pilicy, Radomki a nawet Zagożdżonki, wpadających bezpośrednio do Wisły. Ich koryta również chronione są siecią wałów przeciwpowodziowych, jednakże tzw. "cofka" głęboko wnikając w ląd niesie realne zagrożenie dla rozlokowanych wzdłż ich brzegów terenów. Prowadząc tego typu analizy i symulacje możemy wspomóc procesy planowania i decyzyjne związane z zabezpieczeniem przeciwpowodziowym a także stając bezpośrednio w konfrontacji z zagrożeniami tego typu.

*   *   *

Na stronie Państwowego Instytutu Geologicznego (TU)
znajduje się imponująca galeria o nazwie "Galeria-WISŁA". Gorąco zachęcamy do jej przeglądnięcia.
Liczne zdjęcia lotnicze wraz z wyczerpującym opisem, a także piękny folder w formacie PDF - do pobrania (TU) i (TU)
Na końcu - warto podziwiać galerię GEO - znaczy Ziemia - na stronie: http://www.pgi.gov.pl/k/galeria/index.php

*   *   *