Prof.dr. M. Brilly, M. $raj

prof. dr. Mitja BRILL Y*

Mojca ŠRAJ·

- 42 - OGROŽENOST IN VARSTVO PRED POPLAVAMI

POPLAVE VČERAJ, DANES IN JUTRI

POVZETEK

Narasle vode so vir nevarnosti, s katero so se ljudje srečevali že v davni preteklosti in trpijo tudi danes. Narava se pri tem ni bistveno spremenila, spremenil se je človek oziroma njegovo okolje. Sodobna informacijska in spremenljiva družba išče odgovore predvsem v celostnem pristopu, razvoju in izkoriščanju novih tehnologij . Primer uspešne zaščite pred poplavami vsebuje v večji ali manjši meri celovit pristop pri obravnavanju problema.

UVOD

Poplave so naravni pojav in sestavni del naravnih procesov, odgovornih za morfološke spremembe. Posledice z žrtvami in škodo pa so izključno posledica dejavnosti in ravnanja ljudi. Ostanki pradavnih kultur nam pričajo o prilagajanju človeka značilnostim pojava poplav v odvisnosti od tehnoloških zmožnosti in kulture družbe v najširšem pomenu (Mezopotamija, Egipt, Kitajska ... ). Do sredine tega stoletja je prevladovalo navdušenje nad tehnološkim razvojem z zaupanjem v praktično neomejene tehnološke možnosti pri obvladovanju narave (ureditve doline reke Tennessee, Volga, Ren, polderji na Nizozemskem ipd .).

Danes se srečujemo s posledicami in po svetu štejemo žrtve tudi zaradi porušitve objektov, zgrajenih za obrambo pred poplavami. Absolutne varnosti ni. Katastrofe so redke, razdobja med izjemnimi pojavi pa presegajo naš spomin . Ob še tako veliki katastrofi je jutri možen še hujši pojav. Podatki paleohidroloških raziskav opozarjajo na poplave na začetku male ledene dobe v šestnajstem stoletju , ki jih zasledimo v srednjeveških kronikah in jih dogodki v zadnjem desetletju še niso dosegli. Klimatske spremembe, ali bolje povedano klimatska spremenljivost, ki smo ji danes priča , ne presega pojavov ne tako davne preteklosti. Bolj kot narava se je spremenila človeška družba.

Obdobje od leta 1990 do leta 2000 je razglašeno za mednarodno dekad o zmanjšanja posledic naravnih ujm. Evropska unija in različne mednarodne organizacije so organizirale vrsto raziskav, delavnic in konferenc. Katedra za splošno hidrotehniko FGG se je tako že leta 1992 udeležila NATO delavnice "Sožitje s poplavami" (Coping with Floods) in konference angleškega združenja gradbenih inženirjev "Poplave in obramba pred poplavo" (Floods and flood management). Leta 1994 je bil izdelan priročnik za zaščito pred poplavami. Skupaj s Katedro za Meteorologijo FNT smo se vključili v raziskavi EU o napovedi poplav (1993 - 1995) "Nevihte, poplave in uporaba meteorološkega radarja v hidrologij i" (Storms, floods and radar hydrology) in HYDROMET (1997 - 1999). Sodelovali smo pri zasnovi Eureka projekta "Voda vir življenja - voda vir nevarnosti" (Water source of life, water source of danger). Vključili smo se tudi v druge raziskave EU iz četrtega okvirnega programa: FLOODAWARE o preventivi in tveganju pri poplavah; z razvojem instrumentiziranega sledilnega prodnika pri projektu EROSLOPE I o nestabilnosti pobočij, eroziji in premeščanju plavin v strmih gorskih povodjih s poudarkom na laboratorijskih in terenskih poskusih (Slope Instability, Erosion and Sol id Material Transport in Steep Mountain Catchments: Laboratory and Field Experimentations); in z raziskavami na področju hidravlike hudourniških tokov (instrumentizirani slediini prodnik, enodimenzijski matematični model turbulentnega toka v strmih naravnih strugah) pri projektu EROSLOPE II o dinamiki sedimentov in voda v alpskih povodjih s poudarkom na procesih in njihovem napovedovanju (Dynamics of Sediment and Water in Alpine Catchments - Processes and Prediction) o modeliranju erozije pri poplavah. Raziskave so bile izpeljane ob podpori MZT in občine Celje. Evropska unija je izpeljala še vrsto drugih projektov EUROFLOOD, TELFLOOD, RIBAMOD ipd. (Casa le, 1998). Izkušnje poplav v bližnji preteklosti in

prof.dr. Mitja BRILL Y univ. dipl. inž. gradb., Mojca $RAJ univ. dipl. inž. gradb., FGG, Katedra za splošno hidrotehnika,

Univerza v Ljubljani , Hajdrihova 28, Ljubljana.

MiŠiČEV VODARSKI DAN '99

- 43 - OGROŽENOST IN VARSTVO M. Brilly, M. Šraj PRED POPLAVAMI

razvoj novih tehnologij za zaščito pred poplavami so bili obravnavani na srečanjih v ZDA (Gruntfest, 1966), v Grenoblu (aprila 1999) in v Ravellu Ueseni 1999).

NEVARNOST POPLAV

Klimatske spremembe, globalna otoplitev, učinek tople grede in drugi vplivi človekove dejavnosti na naravne pojave so danes predmet javnih razprav in znanstvenih raziskav. Veliko sredstev je bilo porabljenih za zahtevne raziskave, meritve, opazovanja in modeliranje. Želenega cilja, ugotoviti vpliv človekove dejavnosti na klimatske spremembe, omenjene raziskave niso dosegle (Singer, 1999), poglobila pa so se spoznanja o globalnih naravnih procesih in naravnih katastrofah v davni preteklosti.

Analiza temperaturnih sprememb kaže na opazno zvišanje temperature v tem stoletju (Haughton 1998, Delmonaco 1998 in Auer, 1994). Opaženo je tudi obdobje znižanja temperatur v obdobju od leta 1950 do 1975. Tako se je v sedemdesetih letih veliko govorilo o pričakovanem pojavu ledene dobe. Kasneje so se povprečne letne temperature zvišale in v osemdesetih letih presegle do sedaj izmerjene vrednosti. Obdobje toplega vremena se je nadaljevalo tudi v devetdesetih letih (Houghton, 1998). Obdobje bolj mrzlega vremena je sovpadalo z obdobjem zmanjšanega števila poplav in v toplejšem obdobju smo se srečali z vrsto poplav z razmeroma dolgo povratno dobo. Toda te poplave niso dosegle obsega dogodkov pred več stoletji (LAWA). Poplavi Celja v letih 1990 in 1998 sta za en meter pod koto poplave iz leta 1672. Poplave, ki smo jim bili priča v zadnjem obdobju, so poplave desetletja, ne pa tudi poplave tisočletja .

POPLAVE V POVIRJU VČERAJ PRED POPLAVO

NAPOVED

POPLAVE V POVIRJU DANES

PRED POPLAVO

I I

POPLAVA PO POPLAVI

12345789

NAPOVED

IZREDNO VARSTVO

HHI I I I I ~ 24 25 26 27 28 (UA)

REDNO VARSTVO

POPLAVA PO POPLAVI

_-25 -24 -4 ~ -2 -1 1 2 3 4 5 7 8 9 IIII I ~

2425262728 (UA)

NAPOVED

UKREPI ~~~~~~E-____ -+N~A~P~O~VE~D~~+-____________________ . __

REDNO IZREDNO VARSTVO VARSTVO

Slika 1. Napoved in oblike zaščite pred poplavo včeraj in danes (Brilly, 1999).

Rezultati omenjenih raziskav že omogočajo zanesljivo napovedovanje poplav več kot 24 ur pred pojavom na osnovi meteorološkega modela ALADIN (www.rzs-hm .si/napoved/aladin.html) . Povezali smo meteorološki model ALADIN z meritvami meteorološkega radarja , z registrom prispevnih površin slovenskih vodotokov in hidrološkim modelom za izračun poplavnih valov. Model ALADIN omogoča izračun napovedi padavin, ki jih nato primerjamo z opazovanji na meteorološkem radarju, ki nam lahko tudi na hribovitih območjih, neugodnih za opazovanje, poda uporabne rezultate. Hudourniške poplave niso več nepredvidljiva nesreča , na katero se ni mogoče pravočasno pripraviti. Zanesljiva napoved omogoča pravočasno izvajanje ukrepov za zmanjšanje škode, ki brez napovedi zaradi časovne stiske niso bili možni, slika 1. V ZDA je v posameznih državah po internetu mogoče spremljati razvoj vremena na modelu in radarskih posnetkih ter ugotavljati spremembe pretokov na posameznih vodotokih , opremljenih s posebnimi opozorilnimi hidrološkimi postajami (Grundfest, 1996). Podatke modela ALADIN smo primerjali z meritvami padavinskih postaj za 20 dni pri dveh nevihtah leta 1998. Primerjali smo štiriindvajset urne podatke. Rezultat primerjave, določen na osnovi koeficienta korelacije, kaže na uporabnost podatkov za posamezna območja v Sloveniji.

MiŠiČEV VODARSKI DAN '99

Prof.dr. M. Brilly, M. Šraj

OBČUTLJIVOST

- 44- OGROŽENOST IN VARSTVO PRED POPLAVAMI

Podatki o škodi in žrtvah zaradi poplav v svetu kažejo povečano število smrtnih žrtev v nerazvitih državah in povečanje materialne škode v razvitih državah v sorazmerju z višino nacionalnega dohodka (Cassidy, 1962, Showstak, 1999). Urbanizacija poplavnih površin v šestdesetih letih, pogojena s potrebami bolj številnih generacij po drugi svetovni vojni in s preseljavanjem iz vasi v mesta, je zvišala občutljivost mestnih površin na škodo zaradi poplav.

Sodoben razvoj kmetijstva in zmanjšanje števila prebivalcev v razvitih državah ter njihovo staranje povzroča drugačno občutljivost. S spremembo namembnosti in drugačno rabo kmetijskih zemljišč lahko zmanjšamo škodo na kmetijskih površinah na sprejemljivo mero. Tako so v združenju nemških dežel za vode LAWA (1995) ugotovili, da občutljivosti kmetijskih površin zaradi poplav ni . Staranje prebivalstva povečuje število ljudi , ki se brez tuje pomoči lahko pravočasno umaknejo iz ogroženega območja in tudi zmanjšuje število ljudi , sposobnih sodelovati pri različnih zaščitnih ukrepih. Poleg starejših občanov so najbolj ranljivi turisti in izletniki , ki se soočajo z naravnimi nesrečami v okolju , ki ga niso vajeni. V letu 1999 je izgubilo življenje več turistov na Soči , kot smo pa imeli smrtnih žrtev v poplavah v zadnjih desetih letih. Poplave, ki smo jim bili priča v zadnjem času , so ogrozile predvsem novonaseljena območja .

Občutljivost zalo težko ugotovimo na osnovi ocen škode. Enotne metodologije v svetovnem ali evropskem merilu ni. Ocene so v veliki meri odvisne od načina porazdelitve pomoči ali zavarovalniškega sistema. Kjer povračil zaradi škode ni, tudi ni postopka za njeno ugotavljanje. Praviloma se ugotavlja samo neposredna materialna škoda, o posredni škodi ni na razpolago niti grobih ocen . Redke razikave posredne škode kažejo na izredno visoke vrednosti , ki presegajo zneske neposredne škode. Problem je tudi v neposrednem interesu prijaviteljev škode, ki so praviloma zainteresirani za prijavo čim višjih zneskov.

ZAŠČiTA PRED POPLAVAMI

Kot v drugih primerih , tako tudi pri poplavah zvemo največ o slabem. Podatkov o uspešnih ukrepih in primerih , ko so objekti dobro opravili svojo nalogo, je v literaturi malo.

Leta 1995 so na Norveškem doživeli poplave z dvestoletno povratno dobo. Škoda je sicer dosegla 300 milijonov USD, bila bi pa lahko neprimerno večja, če ne bi bilo uspešnega upravljanja z vodnimi zadrževalniki v sodelovanju norveške službe za napoved poplav in uprave za vode in energijo. Služba za napoved poplav je sprožila alarm dva tedna pred pojavom poplav zaradi velikih količin snega, ki so se do pozne spomladi nakopičile v hribih. Grozila je nevarnost nagle otoplitve koncem maja, ki bi jo spremljale padavine. V sodelovanju z upravo za vode in energijo so nato bili izpraznjene še zadnje količine vode iz akumulacij , ki so pojav poplav pričakale prazne. Kasnejše analize so pokazale, da bi poplavne vode na posameznih odsekih presegle višino nasipov za štiri metre.

Nasipanje terena v nekoliko večjem obsegu kot bi ga zahteval minimalni obseg nasipa, povečuje varnost in zmanjšuje stroške vzdrževanja, slika 2. Rešitev omogoča trajnostni razvoj na površinah , ki bi jih sicer morali nameniti izgradnji nasipa in njegovemu vzdrževanju . Izgradnja nasipa z jedrom al i zaveso v prepustni podlagi povečuje varnost nasipa, povzroča pa veliko spremembo naravnega režima podzemnih voda in lahko zaradi manjšega pretoka vode pod nasipom povzroči zamočvirjenje al i nezaželeno znižanje naravnih gladin podtalnice.

V letih 1993 in 1995 je zaradi poplav Rena center Kčlna doživel katastrofalne poplave. Obe poplavi sta bili po obsegu in doseženi gladini praktično enaki. Zaradi urbanistične ureditve mesta ni bilo v vmesnem času nobenih vodogradbenih ukrepov. Z uspešnimi alternativnimi ukrepi je bila škoda leta 1995 dvakrat manjša od škode, ugotovljene leta 1993.

MiŠiČEV VODARSKI DAN '99

- 45 -M. Brilly, M. Šraj

Slika 2. Oblikovanje varnih in okolju prilagojenih nasipov.

-.~-.

OGROŽENOST IN VARSTVO PRED POPLAVAMI

V posameznih državah poznajo različne oblike zavarovanja in pozavarovanja pri naravnih nesrečah . V Švici je v večini kantonov v veljavi kantonalni monopol pri obveznem zavarovanju nepremičnin zaradi naravnih nesreč . Zavarovalnice z vlaganjem sredstev v določanje con z različnimi stopnjami nevarnosti pri naravnih nesrečah , usmerjajo razvoj v bolj varna območja . Sistem je zelo učinkovit , saj črnograditelj ne more skleniti zavarovanja. Pri uravnavanju prostorskega razvoja je manj uspešen solidarnostni sistem zavarovanja v Franciji , je pa zelo uspešen pri hitrem in pravičnem izplačilu škod (Rosenthal , 1998). Manj sprejemljivi so razmeroma veliki stroški za vzdrževanje francoskega sistema, ki dosegajo 25 odstotkov zavarovalne vsote .

CELOSTNI PRISTOP

Sklepi konference v Grenoblu, aprila 1999, predlagajo večje sodelovanje prizadetih prebivalcev pri pripravi in izvajanju ukrepov za varstvo pred poplavami , vključno z ustreznimi izobraževalnimi programi . Francoski raziskovalci so problem celostne ureditve analizirali glede vpliva različnih ukrepov, slika 3. Sodoben pristop pri varstvu pred naravnimi nesrečami zahteva celostno obravnavo problematike (slika 4) glede: prostora (obravnavamo celotno prispevno območje vodotoka) , časa (vključno s paleohidrološkimi raziskavami in klimatsko spremenljivost jo) , okolja (vključno z vplivi na živo in neživo naravo, morfološke spremembe, onesnaženje) , vodnega režima (poleg površinskih voda upoštevamo tudi podtalnico) , vrste škode (upoštevamo direktno in posredno, merljivo in nemerljivo) , uporabe različnih ukrepov (vodogradbeni in nevodogradbeni ukrepi vključno s prostorskim planiranjem, zavarovanjem , opozorilnimi sistemi , izobraževanjem ipd.), dejavnosti (obravnavamo vse prizadete dejavnosti in ne samo stanovanjsko gospodarstvo) in strokovnih in znanstvenih disciplin (analize zahtevajo multidisciplinarni pristop) .

Popoln celostni pristop je danes še preveč idealističen , toda uspešni primeri v svetu kažejo na izredno uspešnost vsaj delno celostno oblikovanih rešitev. Ločeno obravnavani vodogradbeni in alternativni ukrepi niso optimalna rešitev (Correia , 1996). Optimalna celostna rešitev zahteva sodelovanje prebivalcev, državnih služb, lokalne samouprave, zavarovalnic, strokovnih združenj ipd. Težave povzročajo : 1. nezadostno spoznanje nevarnosti in še bolj občutlj ivosti sodobne informacijske družbe, 2. nizka raven multidisciplinarnega pristopa, 3. pomanjkanje sodelovanja med tehniki in družboslovci zaradi različnih pristopov in konceptov, 4. slabo sodelovanje predstavnikov različnih ministrstev in lokalne oblasti zaradi neurejenih odnosov glede odgovornosti , interesa in pripravljenosti sodelovati v skupni akciji .

Možnosti , ki jih ponuja sodoben tehnološki razvoj računalništva , daljinskega zaznavanja s pomočjo satelitov in meteorološkega radarja, GIS, internet, mobilni telefon , GPS in podobno še niso v polni meri izkoriščene pri zaščiti pred poplavami. Predvsem je potrebno z ustrezno organiziranostjo izkoristiti čas ,

ki ga ponuja sodobna zanesljiva meteorološka in hidrološka napoved. V Švici so zaradi celostnega pristopa ustanovili PANAT (www.panat.ch) . ki združuje predstavnike države, kantonov, strokovnih združenj, zavarovalnic ipd .

MiŠiČEV VODARSKI DAN '99

Prof.dr. M. Brilly, M. Šraj

Poplave pred posegi

Lokalna ureditev slaba

Slika 3. Različice urejanja vodotoka.

!G LOC UA

Slika 4. Celostni pristop urejanja.

MI~IČEV VODARSKI DAN '99

- 46- OGROŽENOST IN VARSTVO PRED POPLAVAMI

GLobalna ureditev dobra

M. Brilly, M. Šraj

SKLEPI

- 47 - OGROŽENOST IN VARSTVO PRED POPLAVAMI

Število smrtnih žrtev zaradi poplav v nerazvitih državah narašča , v razvitih pa upada. V razvitih državah škoda zaradi poplav narašča v skladu z naraščanjem nacionalnega dohodka.

Najobčutljivejši del ogroženih prebivalcev so starejši ljudje in izletniki v naravnem okolju , v katerem se ne zavedajo možne nevarnosti. Poplave, ki smo jim priča v zadnjih desetletjih , so mogoče poplave stoletja , nikakor pa ne največje poplave tega tisočletja .

Optimalne rešitve za zaščito pred poplavami zahtevajo celostni pristop glede časa , prostora in vseh dejavnosti. V družbi , ki se ves čas spreminja, optimalne rešitve danes niso tudi optimalne rešitve za jutri. Prednost imajo ukrepi , ki jih lahko prilagodimo tudi bodočim potrebam.

V vseh državah je potrebno nadaljevati z usposabljanjem in modernizacijo odgovornih organizacij ter z razvojem celostnega sistema odločanja .

LITERATURA

Auer 1. and Bohm R. (1994) , Recent climatological time series investigation s in Austria - an overview, Climatological variation in Europe, Publications of the Academy of Finland 3/94, Helsinki , 103-117.

Brilly M., Mikoš M., Šraj M. (1999), Vodne ujme - varstvo pred poplavami , erozijo in plazovi , učbenik , ISBN 961-6167-27-8.

Bruen M. (1998) , Forecating floods in urban areas downstream of steep catchments -TELFLOOD, Ribamod, River basin modelling, management, and flood mitigation, Converted action , Proceedings of the first workshop, Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg, 95-109.

Casa le R. , Pedroli G.B. , and Samuels P. (1998), Ribamod, River basin modelling, management, and flood mitigation, Converted action, Proceedings of the first workshop, Office for Official Publications of the European Communities , Luxembourg.

Cassidy, WF (1962) , Twenty - Five Years of National Flood Control , ln Annual Report of the Ch ief of Engineers.

Cluckie 1.0. (1998) The development of Active On-line Hydrological and Meteorological Models to Minimise the Impact of Flooding, HYDROMET, Ribamod, River basin modelling , management, and flood mitigation , Converted action, Proceedings of the first workshop, Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg , 111 .

Correia F.N., Saraiva M.G. and Silva F.N . (1996) Innovative Approaches to Integrated Floodplain Management, Course on "Floods and Landslides - Interacted Risk Assessment" Commission of the European Communities, Orvieto.

Delmonaco G., Margottini C. and Troccoila A. (1998) , Non-stationary of hydroclimatic data: The case study of the Tiber River basin , Ribamod , River basin modelling management and flood mitigation Concerted action, Proceedings of the first workshop, Office for Official Publications of the European Communities, 195-209.

Gendreau N. and Gilard O. (1998) Structural and non structural measures implementation , Ribamod , River basin modelling , management, and flood mitigation, Converted action , Proceedings of

MiŠiČEV VODARSKI DAN '99

- 48 - OGROŽENOST IN VARSTVO Prof.dr. M. Brilly. M. Šraj PRED POPLAVAMI

the first workshop. Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg, pp 241-250.

Gruntfest E.C. (1987) What We Have Learned Since the Big Thompson Flood, Natural Hazards Research and Applications Information centre, Boulder.

Handmer J., (1998) , EuroFLOOD Abandoning "Flood Defence" , Ribamod , River basin modelling, management, and flood mitigation, Converted action, Proceedings of the first workshop, Office for Official Publications of the European Communities, Luxembourg , 89-94.

Houghton J. (1998) , Global Warming, The Complete Briefing, Cambridge University Press, Cambridge.

LAWA (1995) , Guidelines for Forward - looking Flood Protection, Floods - Causes and Consequences. Landerarbeitsgemeinschaft Wasser - LAWA, Stuttgart.

Rosenthal , U. and Hart P. (1998) , Flood Response and Crisis Management in Western Europe, a Comparative Analysis, Springer Verlag , Berlin.

Showstak, R. (1999) , Report Warns of More Natural Distress, EOS Transactions, American Geophysical Union , V 80, N 29.

Singer S.F. (1999) , Human Contribution to Climate Change Remains Questionable , EOS Transactions, American Geophysical Union, V 80, N 16.

MiŠiČEV VODARSKI DAN '99