Analýza a mapování povodňových rizik

O povodňovém riziku mluvíme tehdy, nastanou-li současně tři hlavní, vzájemně se ovlivňující skutečnosti, jejichž intenzita určuje jeho rozsah. Jde o:

• nebezpečí – vlastní extrémní srážko-odtokový proces, který se dá vyjádřit ve formě pravděpodobnosti výskytu hydrologického jevu povodně (v dané oblasti a sledované periodě jevu),
• vystavení riziku (expozice) – majetek, obyvatelstvo a přírodní prostředí, vystavené ohrožení povodní,
• zranitelnost – míra schopnosti odolávat účinkům povodně, stupeň ohrožení lidských životů, osobního, městského a státního majetku.

Všechny tři složky představují prostor pro různé zdroje nejistot, které určují celkovou výslednou nejistotu ve vztahu k povodňovému riziku.

Kvantifikovat tyto složky je však možné až po získání některých důležitých podkladů (informací). V intravilánu obcí je například výhodné použít jako nástroj k získání základních hydraulických parametrů proudění v záplavovém území (hloubku, rychlost proudění) 2D numerický model. Analýzou těchto výsledků v kombinaci s dalšími údaji lze získat informace o působení povodně. Řešením je například vyjádření míry rizika stupněm ohrožení v závislosti na hloubce a rychlosti pro jednotlivé typy objektů (budovy, osoby, mobilní objekty apod.) nebo vyhodnocení potencionálních povodňových škod pro jednotlivé objekty (konkrétní budovy, infrastruktura apod.) a jeho vyjádření průměrnou roční škodou. Možností je také kombinace obou řešení – míra potenciální škody pro daný typ objektů.

Základní hydraulické parametry proudění v záplavovém území

Při mapování povodňových rizik je důležité zobrazení základních hydraulických parametrů proudění v průběhu povodňové situace podle výsledků modelů s ohledem na různé periodicity (opakování dané situace a zobrazení vlivu nejistot ovlivňujících zpracování těchto charakteristik). Jedná se o průběh hladiny, hloubky, rychlosti, vektory rychlostí a rozsah záplavového území.

Vyjádření míry rizika v záplavovém území

Existuje celá řada kritérií (obr. 2), které vyme­zují oblasti s různou měrou rizika v závislosti na hloubce a rychlosti proudění. Plošné stanovení těchto parametrů proudění je možné pouze při aplikaci 2D modelu proudění [1]. Plošné vyhodnocení dosaženého stupně ohrožení se pak zpracovává pro různé N-leté průtoky a výsledky jsou prezentovány formou mapových podkladů. V případě hodnocení účinků různých variant protipovodňové ochrany je vhodná tabulková forma s množstvím objektů (osob) v jednotlivých kategoriích v dané oblasti.

Metodika vyčíslení potenciálních povodňových škod

Pro hodnocení potenciálních povodňových škod na jednotlivých objektech v záplavovém území se používá například metodika ztrátových křivek [2]. Samotná metoda odhadu škody vychází ze základního vztahu, kdy je stanovována výše škody pro zvolený povodňový průtok Q_N
D_ik = Q_ik . C_k . L_k (Kč)    (1)

kde
i je index objektu v dané kategorii majetku,
k – index jednotlivých hodnocených kategorií majetku,
Q – množství či velikost zasaženého objektu podle kategorie (ks, m, m² nebo m³),
C – jednotková cena měrné jednotky podle hodnocené kategorie (Kč/ks, Kč/m, Kč/m² nebo Kč/m³),
L – hodnota ztráty (škody) pro jednotlivé kategorie vyjádřená v závislosti na zaplavení či hloubce zaplavení a rychlosti (%),
D – hodnota vyčíslené škody daného objektu i kategorie k (Kč).

Základní princip výpočtu pro jednotlivé kategorie škod je stále stejný. Vzhledem k tomu, že hodnoty ztrát pro jednotlivé kategorie byly stanoveny na základě statistického vyhodnocení, škody na konkrétním objektu není snadné vyjádřit jednoznačnou hodnotou. Proto se podle metodiky vyjadřují v intervalu hodnot (min, max), ve kterém by se v případě povodně měla nacházet i skutečná škoda. Celkové škody pro jednotlivé kategorie majetku se určí sčítáním všech hodnot, které vyčíslují škody daných objektů v kategorii. K celkové škodě v posuzovaném území se pro zvolený průtok Q_N lze dostat souhrnem škod vyčíslených pro všechny jednotlivé kategorie.

Potenciální povodňové škody se vyjadřují pro jednotlivé N-leté průtoky Q₁, Q₂, Q₅, Q₂₀, Q₅₀, Q₁₀₀ a případně Q_max. Průměrná roční škoda pro celé území i jednotlivé objekty je vyhodnocována na základě těchto dílčích výsledků s využitím simulační metody Monte Carlo. Výsledky jsou zobrazovány s pomocí grafů jak u objektů, tak u celého území.

Obr. 3  Ukázka mapy – oblasti míry rizika v závislosti na hloubce a rychlosti pro dospělé osoby

Určení míry potenciální škody

Tento způsob analýzy a zobrazení povodňových rizik kombinuje oba předešlé postupy. Obdobný přístup je v současné době realizován v Kanadě [3]. Vychází se z určení potenciální škody pro daný průtok a typ objektu v celém zájmovém území. Určí se hodnota ztráty L pro danou kategorii (v závislosti na zaplavení či hloubce zaplavení a rychlosti pro každou jednotkovou plochu, většinou 1m²) jednotlivě pro všechny N-leté průtoky, při kterých dochází k vylití hladiny z koryta a vzniku škod. Průměrná roční škoda (pro tuto jednotkovou plochu) je vyjadřována z dílčích výsledků buď s využitím simulační metody Monte Carlo, nebo pomocí integračního postupu.

Z analýzy se pak určí průměrné potencionální roční škody způsobeného povodní na jednotku plochy pro daný typ objektu v celém zájmovém území. Výsledky jsou zobrazovány plošně na mapách, jednotlivě pro každý typ objektů.

Závěr

V současné době se analýza rizik v České republice omezuje na určování rozsahu záplavových území při průtocích Q₅, Q₂₀, respektive Q₁₀₀ a jeho aktivní zóny (pro její určení není k dispozici jednoznačný postup). Obecně je možné říct, že se jedná o území, které při povodni odvádí rozhodující část celkového průtoku, a tak bezprostředně ohrožuje život, zdraví a majetek lidí [4]. Takto zpracované záplavové území však neobsahuje dostatek informací pro územní plánování v inundačních oblastech.

Metodika stanovení potenciálních povodňových škod byla v praxi v České republice použita již v celé řadě praktických případů. Výše škod byla porovnávána s náklady na realizaci navržených protipovodňových opatření. V případech, kdy se ukázaly návrhy ekonomicky neefektivní, byla navržena nová racionální opatření.

Pro územní plánování a informování veřejnosti je vhodnější použít míru potenciální škody pro daný typ objektů, kdy se plošně zob­razí procentuální průměrné roční škody na metr čtvereční pro daný typ objektů. Pro využití těchto podkladů při rozhodování je možné výsledky kombinovat do dalších map pomocí nástrojů GIS. S využitím rastrové analýzy s přiřazením různé váhy důležitosti jednotlivým typům objektů se dají získat i informace o potenciálních škodách, které by mohly vzniknout na plánované výstavbě nebo kvůli plánované výstavbě. Takto zpracované informace o škodách způsobených povodněmi jsou transparentní i pro běžného občana.

doc. Ing. Aleš Havlík, CSc., Ing. Martin Salaj
Foto: archiv autorů

Tento příspěvek byl napsán v rámci výzkumného záměru MSM6840770002 „Revitalizace vodního režimu krajiny a měst zatíženého antropogenními změnami“ na katedře hydrauliky a hydrologie Fakulty stavební ČVUT v Praze a v rámci aktivit výzkumného centra CIDEAS pod projektem 1M6840770001 MŠMT ČR.

Aleš Havlík působí od roku 1998 na Fakultě stavební ČVUT v Praze, kde se věnuje oboru hydraulika. Je významným expertem v oblasti říční hydrauliky, problematiky protipovodňové ochrany a morfologie říčních koryt.

Martin Salaj působí od roku 2005 ve výzkumném centru CIDEAS a na katedře hydrauliky a hydrologie Fakulty stavební ČVUT v Praze. Dlouhodobě se zabývá problematikou analýzy a mapování povodňových rizik a potencionálních povodňových škod s využitím GIS. Věnuje se také 2D modelování záplavových oblastí a zkoumání faktorů ovlivňujících přesnost výsledků těchto modelů.

Literatura
1. Havlík, A. – Salaj, M. – Satrapa, L. – Fošumpaur, P. – Horský, M.: Metodika mapování povodňových rizik s pomocí geografických informačních systémů, 2004. ISBN 80-01-02910-7.
2. Drbal, K. – Satrapa, L.– Horský, M.– Duchan, D.– Kolečkárová, G.: Návrh metodiky stanovování povodňových rizik a škod v záplavovém území a její ověření v povodí Labe. Etapová zpráva za rok 2005, 2005.
3. Blin, P. – Leclerc, M. – Secretan, Y. – Morse, B.: Unit mapping of flood risks for direct damages to single family residences in Quebec (Canada); REVUE
DES SCIENCES DE L’EAU, Rev. Sci. Eau 18/4(2005)
427–451.
4. Vyhláška MŽP č. 236/2002 Sb., o způsobu a rozsahu zpracovávání návrhu a stanovování záplavových území.
5. Messner, F. – Meyer, V.: Flood damage, vulnerability and risk perception – challenges for flood damage research; In: UFZ Discussion Pápera 13/2005; UFZ–Umweltforschungszentrum Leipzig–Halle; Leipzig.