Interaktivna Vizualizacija Poplavnih Območij Za Podporo Interventnemu Ukrepanju
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
Interaktivna vizualizacija poplavnih območij za podporo interventnemu ukrepanju Šifra projekta: M2‐0135 Interaktivna vizualizacija poplavnih območij za podporo interventnemu ukrepanju Pregledni list za Ciljni raziskovalni projekt »ZNANJE ZA VARNOST IN MIR 2006 – 2010« Šifra projekta: M2‐0135 Naročniki: Republika Slovenija, Ministrstvo za obrambo, Uprava RS za zaščito in reševanje Ministrstvo za okolje in prostor, Agencija Republike Slovenije za okolje Izvajalci: Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, Katedra za mehaniko tekočin XLAB d.o.o. Inštitut za hidravlične raziskave J.R.Z. CGS plus, Inovativne informacijske in okoljske tehnologije, d.o.o. Naslov projekta: Interaktivna vizualizacija poplavnih območij za podporo interventnemu ukrepanju Interactive visualization of floodplain areas for disaster response support Ključne besede: Vizualizacija, poplave, GIS, interaktivno, podpora odločanju Faza: Končno poročilo Datum: junij 2008 Nosilec naloge: prof. dr. Franci STEINMAN, univ. dipl. inž. gradb. Vodja naloge: doc. dr. Primož BANOVEC, univ. dipl. inž. gradb. Sodelavci: mag. Leon GOSAR, univ. dipl. inž. gradb. asist. Gašper RAK, univ. dipl. inž. vod. in kom. inž. asist. Nejc POGAČNIK, univ. dipl. inž. vod. in kom. inž. asist. Daniel KOZELJ, univ. dipl. inž. vod. in kom. inž. dr. Gregor Petkovšek, univ. dipl. inž. gradb. mag. Gregor Pipan univ. dipl. inž. rač. dr. Matej Artač univ. dipl. inž. rač. dr. Marjan Šterk univ. dipl. inž. rač. Mariano Cecowski univ. dipl. inž. rač. Andrej Cvrle Sandra Pranjič 2 Interaktivna vizualizacija poplavnih območij za podporo interventnemu ukrepanju Kazalo 1 Uvod 13 2 Tehnologija izvedbe naloge 14 2.1 Hidravlično modeliranje 14 2.1.1 Enačbe in predpostavke za račun 1D stalnega neenakomernega toka s prosto gladino 15 2.1.2 Gladinske krivulje 29 2.1.3 Metode reševanja 31 2.2 Podatki – vodenje 36 2.2.1 LIDAR podatki 38 2.2.2 Podatki o ranljivih objektih – kataster stavb, nadgradnja katastra stavb s podatki UJMA (št. prebivalcev v stavbi) 38 2.2.3 Podatki o izdanih vodnih soglasjih in vodnih dovoljenjih 45 2.2.4 Identifikacija poplavnih območij 45 2.2.5 Opozorilne karte poplav 49 2.3 Prenos in skladiščenje podatkov 54 2.3.1 Struktura podatkovnih datotek 56 2.3.2 Struktura podatkovnega modela 57 2.4 Vizualizacija 58 2.5 Hidrološko prognoziranje 61 2.5.1 Spremljanje in napovedovanje visokih voda v Sloveniji 61 2.5.2 Ekstremni hidrološki pojavi v Sloveniji 63 2.5.3 Pogostost visokih voda in poplav v Sloveniji 63 2.5.4 Vloga hidrološkega spremljanja in napovedovanja 64 2.5.5 Osnovna predstavitev nalog in orodij pri hidrološkem napovedovanju 64 2.5.6 Pomembnost podatkov za prognostične (opozorilne) sisteme 65 2.5.7 Vodenje in modeliranje v prognostičnem sistemu reke Mure 70 2.5.8 Predstavitev vhodnih podatkov in izračunov prognostičnega sistema Mura 71 2.5.9 Modeliranje s hidrološkim modelom TOPMODEL na povodju reke Soče 72 3 Interaktivna vizualizacija poplavnih območij za podporo interventnemu ukrepanju 2.5.10 Ranljivost prognostično opozorilnih sistemov in hidrološko/hidravličnih modelov 81 3 Predstavitev orodij 83 3.1 Orodje hidravlika 83 3.2 Vhodni podatki 87 3.2.1 Podatki za definiranje geometrije 87 3.2.2 Enačbe in predpostavke uporabljene v programu 94 3.2.3 Možnosti izračuna v programu HEC‐RAS 106 3.2.4 Račun mirnega, deročega in mešanega toka 109 3.3 Orodja vizualizacija (možna orodja – našteti širše) 140 3.4 Orodje vizualizacija – konkretno 142 3.5 Tehnološke zahteve vezane na uporabo orodij 144 4 Obravnavana območja 146 4.1 Mali graben 146 4.2 Drava 165 4.3 Mura 166 4.4 Kokra 171 4.5 Reka Reka 174 4.6 Sava – Krško 179 4.7 morje – Koper 183 4.8 Vipava (Dornberk‐Miren) 192 4.9 Druga območja in integracija podatkov 196 4.10 Koncept vzdrževanja podatkov in vodenje evidence vodne infrastrukture 201 4.11 Potreba po določitvi in obdelavi novih obmoćij 202 5 Ravnanje s prostorskimi objekti na področju poplavne varnosti 220 5.1 Upravljanje s podatki v različnih programskih orodjih 220 5.2 Prenos objektov v skupno bazo 220 5.3 Delo s površinami z veliko točkami 221 5.4 Izdelava površin objektov 221 5.4.1 Izdelava površin iz LIDARskih posnetkov 221 5.4.2 Izdelava površin iz posnetih profilov 224 5.4.3 Obdelava površin – zmanjševanje števila točk 225 4 Interaktivna vizualizacija poplavnih območij za podporo interventnemu ukrepanju 5.4.4 Izvoz v format COLLADA 227 5.5 Analiza napak pri poenostavljanju površin 228 5.5.2 Metoda 228 5.5.3 Rezultati in diskusija 231 6 Sistem 233 7 Integracija ukrepanja v primeru visokih voda 233 7.1 Obstoječi sistem ukrepanja 233 7.2 Ukrepanje – alarmiranje ranljivih objektov, lastnikov, prebivalstva, upravljalcev 236 8 Priporočila za nadaljnje delo 238 8.1 Kalibracija hidravlike 238 8.2 Uporaba rezultatov projekta za osveščanje pred nevarnostjo poplav 240 8.2.1 Vzdrževanje vizualizacije 242 8.2.2 Vzdrževanje vizualizacije 242 8.3 Dodajanje novih poplavnih območij 243 8.4 Zanesljivost podatkov in upravljanje z negotovostmi 245 8.4.1 Ocene negotovosti tipa A 246 8.4.2 Ocena napake tipa B 251 8.4.3 Kombiniranje negotovosti 253 8.5 Druge vsebine (sedimenti, erozijska območja, plazovita in plazljiva območja) 253 8.6 Prenos drugih dinamičnih podatkov 254 9 Zaključki 255 10 Literatura 258 5 Interaktivna vizualizacija poplavnih območij za podporo interventnemu ukrepanju Kazalo slik Slika 1: Izvajanje kontinuitetne enačbe ................................................................................................. 15 Slika 2: Izvajanje kontinuitetne enačbe za tekočinski valj..................................................................... 17 Slika 3: Grafični prikaz dinamične enačbe............................................................................................. 19 Slika 4: Grafični prikaz energijske enačbe med dvema prečnima profiloma......................................... 22 vv Slika 5: Shematični prikaz razširitve, kjer je > 21 ............................................................................. 23 vv Slika 6: Shematični prikaz zožitve, kjer je < 21 ................................................................................. 24 Slika 7: Grafična konstrukcija E krivulje................................................................................................. 27 Slika 8: Shematični prikaz dveh profilov na razdaljah x1 in x2 ter z globinama y1 in y2....................... 31 Slika 9: Shematični prikaz razdalje med profiloma 1 in 2...................................................................... 32 Slika 10: Prikaz sistema tabel v relacijski bazi podatkov....................................................................... 37 Slika 11: Osnovne relacije med nevarnostjo, ranljivostjo in tveganjem (hazard – vulnerability – risk) 40 Slika 12: a) Opozorilna karta poplav (MOP, 2007a); sliki b) in c) Prikaz obsega poplavljanja za poplave s 100‐letno povratno dobo in intenziteta pojava za kriterije po Pravilniku (2007); slika č) Končni rezultat: karta 4 razredov poplavne nevarnosti ................................................................................... 42 Slika 13: Kriteriji in oznake za kartiranje poplavne nevarnosti in ogroženosti, kot jih predpisuje novi Pravilnik (2007). Desno je primer podobne matrike (globina ‐ hitrost), uporabljene v Avstriji............. 42 Slika 14: Vzroki poplavljanja.................................................................................................................. 47 Slika 15: Vzroki poplavljanja, za katere je potrebno ustanoviti pristojnost (institucij), razdeljeno odgovornost, obseg preostalega tveganja itd., in na tem temelju postaviti sistem protipoplavnih ukrepov.................................................................................................................................................. 48 Slika 16: Sistem protipoplavnega ukrepanja. (vir: Steinman, F. 2008, Sistem varstva pred škodljivim delovanjem voda in orodja za modeliranje poplavne nevarnosti, Ljubljana)........................................ 50 Slika 17: Izdelava kart poplavne in erozijske ogroženosti na podlagi analiz nevarnosti in ranljivosti. (vir: Steinman, F. 2008, Sistem varstva pred škodljivim delovanjem voda in orodja za modeliranje poplavne nevarnosti, Ljubljana) ............................................................................................................ 51 Slika 18: Opozorilna karta poplav za Slovenijo...................................................................................... 52 Slika 19: Meje območij, kjer so bili zajeti podatki s sistemom LIDAR. ................................................... 53 Slika 20: Vsebina tekstovne ASCII datoteke merilnih postaj.................................................................. 54 Slika 21: Shema prenosa in uporabe podatkov ..................................................................................... 55 6 Interaktivna vizualizacija poplavnih območij za podporo interventnemu ukrepanju Slika 22: Struktura in relacije tabel hidroloških podatkov. .................................................................... 58 Slika 23: Soča kot mirna reka (levo) in kot hudournik (desno) .............................................................. 62 Slika 24:Najvišja izmerjena gladina 01.11.1990.................................................................................... 63 Slika 25: Shema toka informacij in dela hidrološke prognoze............................................................... 65 Slika 26: Organizacija izmenjave podatkov na Avstrijskem Štajerskem...............................................