Betonoza a powodzie miejskie – studium przypadku.

Wraz z wieloma ekspertami i aktywistami (czasem w jednej osobie) tyle mówimy o betonozie i jej negatywnych skutkach. Jednym z nich jest zalewanie tych przestrzeni po silniejszych opadach (w miejscu opadu) oraz stwarzanie zagrożenia powodziowego na rzekach, które odbierają wodę z kanalizacji deszczowej odwadniającej ten zabetonowany obszary. W dodatku kanalizacja nigdy nie przyjmie całości opadu, bo musiałaby chyba mieć rozmiary auta (średnica kanałów) – to jest kosztowne w budowie i utrzymaniu.

W swoich wystąpieniach przytaczam słowa prof. Anny Januchty-Szostak – „Z chmury do rury”, która w książce „Miasta przyjazne rzekom” trafnie określiła podejście dominujące przez lata w zarządzaniu wodami opadowymi. (niedługo moja recenzja tej pozycji). A poniżej wykres przygotowany przez Profesorkę, która użyczyła mi tej grafiki do edukowania społeczeństwa, a pojawiła się m.in. w cyklu #50TwarzySuszy.

Poniżej przeanalizowałem trzy przypadki, gdzie stacja meteorologiczna była zlokalizowana w zlewni mniejszego cieku, na którym zlokalizowany jest wodowskaz. Pozwoliło to pokazać relację opad-odpływ w zlewniach o różnym stopniu betonozy. Oczywiście nie dopatrujcie się tu jakiś fachowych, skomplikowanych obliczeń i analiz, bo to nie artykuł do Nature lub innego topowego czasopisma naukowego, bardziej chodziło o pokazanie prostych obserwacji i zależności, które będą zrozumiałe dla szerokiego grona odbiorców, nie tylko branżystów.

Poprzedni tydzień 23-27 maja 2022 r., był dobrą okazja do takich obserwacji, bo po długim okresie bez opadów przyszły lokalne burze i intensywniejsze opady. Przyglądając się mapie na portalu hydro.imgw.pl wyszukiwałem stacji meto z silnym opadem (czerwone kropki) i patrzyłem czy w pobliżu jest mała rzeka zamknięta wodowskazem (trójkąty).

Wszystko zaczęło się od jednej z licznych rozmów jakie prowadzimy ze znajomym z Ostrowa Wielkopolskiego. To On mnie poinformował, że nad ich miastem przeszła ulewa. W godzinę spadło tam 24,7 litra na metr kwadratowy.

Efekty tego opadu możecie zobaczyć w poniższym materiale prasowym.

https://wlkp24.info/ostrow-zalany-wystarczylo-kilka-minut-deszczu-wideo/

W tym przypadku miasto Ostrów Wielkopolski położone jest w źródłowym odcinku rzeki Ołobok, na której przed ujściem do Prosnej zlokalizowany jest wodowskaz o nr 151180010 (niebieski trójkąt). Poniżej mapa z portalu (są na niej wszystkie stacje meteo i hydro, dla których można sprawdzać dane 3 doby wstecz). W Ostrowie mamy stację meto o numerze (251170360) – zielona kropka. W linii prostej te dwa punkty pomiarowe dzieli około 14 kilometrów.

Jak opad przełożył się na przepływ w rzece? Przed opadem mieliśmy poziom wody w okolicy 58 cm, co oznacza niski stan wody. Poziom wody zaczął się podnosić kilka godzin po opadzie (opad w godz. 16-17). O 21.00 poziom wody na wodowskazie podniósł się do 77 cm. Szczyt fali był po dwunastu godzinach od opadu i przez 3 godziny mieliśmy poziom wody 117 cm (w godzinach 6-9 dnia następnego). Obserwacje wyników prowadziłem przez 3 dni i na koniec poziom wody nie opadł do początkowego z przed opadu. Dalszej obserwacji nie prowadziłem, bo przyszły kolejne większe opady, które mogły zaburzyć obserwowane zmiany poziom wody w rzece. Z informacji, które pozyskałem, wynika, że miasto ma 6 zbiorników (polderów), które w takich deszczowych okresach retencjonują wody opadowe z jednej strony chroniąc miast przed zalewaniem, a z drugiej wypłaszają falę wezbraniową na rzece, więc po części to one przyczyniły się do wypłaszczenia fali na wodowskazie.

Kolejny przykład z obszaru aglomeracji śląskiej. Stacja IMGW koło lotniska w Katowicach (stacja KATOWICE-MUCHOWIEC o nr 350190560) oraz wodowskaz na rzece Brynica (SZABELNIA o nr 150190070). Wodowskaz odzwierciedla sytuację w obszarze Katowic (rzeka Rawa) oraz Piekar Śląski i Siemianowic Śląskich oraz okolicznych terenów. W tym przypadku odległość między miejscami pomiaru mniejsza (około 8 km) a stopień uszczelnienia powierzchni znacznie większy.

Nad obszarem aglomeracji silne opady przeszły w godzinach porannych 25 maja 2022.  Na stacji meto pod Katowicami w godzinach 8-11 spadło łącznie 21,6 mm opadów, przy czym najwięcej ponad połowa (11,2 mm) w pierwszej godzinie. W trakcie szykowania tego tekstu znalazłem koło Piekar Śląskich (woda z tego obszaru spływa do Brynicy) jeszcze dwie stacje (Orzech o nr 250180630 i Świerklaniec o nr 250180270) – na obu tego dnia zanotowano opad około 14 mm.

Konsekwencją tych opadów były liczne podtopienia. Tak jak to widać na tych zdjęciach z Sosnowca:

https://wiadomosci.wp.pl/skutki-burzy-w-sosnowcu-zalalo-trase-s86-6043608265266305g

Jak zareagowała rzeka? Prawie tak samo jak na wcześniej przytoczonej grafice od prof. Januchty-Szostak. Gwałtowny wzrost przepływu i gwałtowny spadek. Gdy zaczynało padać na wodowskazie Szabelnia mieliśmy 24 cm – poniżej poziomu oznaczającego niski stan wody (poziom 32 cm). Po dwóch godzinach mieliśmy szczyt fali na poziomie 126 cm i przekroczony stan alarmowy (jego granica to 100 cm). Po kolejnych kilku godzinach około 14 poziom wody spadł już do 54 cm, a do niskiego stanu wrócił rankiem następnego dnia o 5 rano 26.05.2022 r. mieliśmy na wodowskazie 31 cm. Ten przykład dobrze pokazuje co się dzieje w zabetonowanym krajobrazie.

I dla kontrastu ostatni przykład, który udało mi się zaobserwować i wyszukać na mapie. Działo się to koło Tarnobrzegu. Stacja meto Baranówek (nr 250210090 – koło na mapie) i wodowskaz Koprzywnica (nr 150210160 – trójkąt) na rzece Koprzywianka. W linii prostej oba miejsca dzieli około 22 km. Opad wystąpił w południe dnia 25 maja 2022 r. , gdzie w ciągu godziny spadło 10,6 mm. Był to najmniejszy z analizowanych opadów, ale niestety innego spełniającego wyżej opisane kryteria nie zaobserwowałem. Niemniej w zlewni betonozy pewnie coś by drgnęło na wodowskazie, a tymczasem na odczytach poziomu wody nie ma śladu deszczu. Wahania poziomu wody ±2-3 cm to zbyt mało, żeby dać wyraźny sygnał, że w źródłowym odcinku rzeki był silny opad. Jedyna w miarę widoczna różnica to, że przed opadem poziom wody był w zakresie 176-179 cm, a po opadzie 177-183 cm. Część fali mógł też przejąć Zbiornik Wodny Szymanowice, który jest położony obok rzeki, co jest znacznie korzystniejsze niż gdyby powstał na rzece.

Powyższe trzy przykłady dają obraz sytuacji w różnych zlewniach, jak betonoza i poziom rozwiązań retencyjnych wpływa na ryzyko podtopień i powodzi po intensywnych opadach. Retencja opadu tam gdzie spada na powierzchnię – czyli najlepiej retencja do gruntu, a nadmiar w postaci mniej lub bardziej szczelnych zbiorników naziemnych i podziemnych – dają łącznie retencję rozproszoną, krajobrazową zgodnie z zasadą 3S, o której więcej na przykładzie portugalskiej Tamery przeczytacie we wcześniejszym tekście – https://swiatwody.blog/2020/09/28/krajobraz-retencyjny-w-portugalskiej-tamerze/

I na koniec dwa obrazki – pierwszy to kolejna grafika od prof. Januchty-Szostak, która pokazuje przyczyny takich gwałtownych wahań poziomu wody i szybkiego następowania po sobie okresów niżówki i stanów ostrzegawczych czy nawet alarmowych.

Drugi to przypomnienie kolejnej z grafik cyklu #50TwarzySuszy, która przedstawia schemat z najnowszego raportu IPPC AR6. Na obserwowane powodzie miejskie wpływ maja dwa czynniki – pierwszy opadowy, gdzie na skutek zmiany klimatu mamy coraz dłuższe okres bez opadów i coraz intensywniejsze opady nawalne, drugi czynnik to nasza działalność na powierzchni ziemi, czyli to jak traktujemy (gospodarujemy) wody opadowe – czy z chmury do rury, czy dbamy o retencję opadu jak najbliżej miejsca na które spada.