W artykule przedstawiono wykorzystanie teorii niezawodności, jej praktycznego aspektu, jakim jest inżynieria niezawodności i jej narzędzia opisu matematycznego obiektów i systemów technicznych w pełni zaprojektowanych i zbudowanych przez człowieka, do opisu struktury niezawodnościowej systemu quasi-naturalnego - systemu hydrologicznego, jego bezpieczeństwa oraz występujących w nim zagrożeń wynikających z pojawiania się meteorologicznych i hydrologicznych zdarzeń ekstremalnych, traktowanych jako zdarzenia niepożądane powodujące ryzyko wystąpienia strat zarówno finansowych, jak i ludzkich. Proponowane w artykule metody szacowania zagrożeń, ryzyka i strat związanych z występowaniem ekstremalnych zdarzeń hydrologiczno-meteorologicznych mają na celu zwiększenie możliwości obronnych przed tymi zdarzeniami i poprawienie zarządzania ryzykiem ich pojawiania się oraz wzmocnienie aktualnie stosowanych metod ochrony przed powodziami zgodnymi z wytycznymi europejskiej Dyrektywy Powodziowej.
EN
The article presents the application of the theory of reliability and, more precisely, its practical aspect i.e. reliability engineering and the tools it has for mathematical description of technical facilities and systems, fully designed and built by the man, for the purposes of describing the reliability structure of the quasi-natural system - hydrologic system, its safety, as well as hazards appearing therein and related to the occurrence of undesired meteorological and hydrological extreme events causing the risk of financial losses and casualties. The suggested methods of assessment of hazards, risks and losses related to the occurrence of extreme hydrological and meteorological events are aimed at enhancing the possibilities of protection against such phenomena and improving the management of the risk of their occurrence, as well as strengthening the currently used flood protection methods compliant with the EU Flood Directive guidelines.
Biorąc po uwagę istniejące od zawsze zagrożenia człowieka i jego otoczenia od zjawisk ekstremalnych zachodzących na powierzchni Ziemi, powodujących klęski żywiołowe i zachodzących najczęściej na bardzo dużych obszarach, w artykule rozważano układ bezpieczeństwa człowieka w postaci: siły natury-człowiek-technika-środowisko przyrodnicze (N-C-T-Ś); jego częścią jest system hydrologiczny - zlewnia rzeczna. W artykule zidentyfikowano mechanizmy powstawania ekstremalnych zagrożeń hydrologicznych w korytach rzek i na obszarze zlewni oraz przedstawiono techniczne i nietechniczne działania obronne właściwe dla zagrożeń hydrologicznych.
EN
Taking into account the existing threats to humans and their environment posed by extreme events occurring on the surface of the Earth, causing natural disasters and usually covering very large areas, the article considers the human safety diagram in the form of: forces of nature-human-technology-natural environment (N-H-T-E), with hydrological system - a river catchment - being a part of it. The article identifies mechanisms of extreme hydrological threats occurrence in riverbeds and in the catchment area and presents technical and non-technical protective measures appropriate to extreme hydrological phenomena.
W artykule przedstawiono wykorzystanie teorii niezawodności, jej praktycznego aspektu, jakim jest inżynieria niezawodności, jej narzędzia opisu matematycznego obiektów i systemów technicznych w pełni zaprojektowanych i zbudowanych przez człowieka, do opisu struktury niezawodnościowej systemu quasi-naturalnego- systemu hydrologicznego, jego bezpieczeństwa oraz występujących w nim zagrożeń wynikających z pojawiania się meteorologicznych i hydrologicznych zdarzeń ekstremalnych, traktowanych, jako zdarzenia niepożądane powodujące ryzyko wystąpienia strat zarówno finansowych, jak i ludzkich.
EN
The article presents the application of the reliability theory, its practical aspect being the reliability engineering, the tools it has for describing mathematical objects and technical systems fully designed and constructed by man, as well as describing the reliability structure of a quasi-natural system - a hydrological system, its safety and hazards resulting from meteorological and hydrological extreme phenomena, treated as undesired events leading to a risk of occurrence of financial and human losses.
W niniejszej pracy podjęto próbę zastosowania teorii niezawodności, a w zasadzie wykorzystania jej praktycznego aspektu, jakim jest inżynieria niezawodności i jej narzędzia opisu matematycznego obiektów i systemów technicznych w pełni zaprojektowanych i zbudowanych przez człowieka, do opisu struktury niezawodnociowej systemu quasi-naturalnego - systemu hydrologicznego, jego bezpieczeństwa oraz występujących w nim zagrożeń wynikających z pojawiania się meteorologicznych i hydrologicznych zdarzeń ekstremalnych, traktowanych, jako zdarzenia niepożšdane powodujące ryzyko wystąpienia strat zarówno finansowych jak i ludzkich. Dotychczas takie podejście do problemów bezpieczeństwa i niezawodności funkcjonowania systemów hydrologicznych w tym ochrony przed ekstremalnymi zjawiskami hydrologicznymi, do których należą duże wezbrania powodujące powodzie, nie było w hydrologii polskiej stosowane. Proponowane w pracy metody szacowania zagrożeń, ryzyka i strat związanych z występowaniem ekstremalnych zdarzeń hydrologiczno-meteorologicznych mają na celu zwiększenie możliwości obronnych przed tymi zdarzeniami i poprawienie zarządzania ryzykiem ich pojawiania się oraz wzmocnienie aktualnie stosowanych metod ochrony przed powodziami zgodnymi z wytycznymi europejskiej Dyrektywy powodziowej.
EN
An attempt of application of the theory of reliability, in fact application of its practical aspect, i.e. reliability engineering and its tools of mathematical description of technical objects and systems, was undertaken in order to describe a reliable structure of a quasinatural system - hydrologic system, its safety as well as hazards in the river basin caused by extreme hydrological and meteorological events treated as undesired events causing risk of human lives and financial losses. Such approach to problems of safety and reliability in the functioning of hydrologic systems including protection against extreme hydrological events, e.g. huge floods causing flooding, has never been developed in Polish hydrology until now. The suggested methods of hazard, risk and losses assessment connected with occurrence of extreme hydrological and meteorological events are aimed at enhancing capabilities of protection against these events and improving management of flood risk, as well as at strengthening the cur- rently used methods of flood protection in accordance with the Flood Directive. The river basin is treated as a hydrologic system, where various hazards appear as a result of mutual relations between forces of Nature, Human, Technology (Engineering) and natural Environment, constituting the system of connection N-H-T-E, which has direct influence on the safety of people and economy. Extreme hydrological events in the form of huge floods causing floodings were treated as undesired events from the point of view of safety of life and health, and property of human beings, as well as a sign of failure of the hydrologic system to function efficiently (reliably). For such statement, first of all, it was necessary to identify the mechanism of occurrence of extreme hydrological hazards, as well as technical and nontechnical activities of protection typical for these hazards (Chapter 3). Then, it was necessary to define a reliable structure of a hydrologic system and describe it with a mathematical model; for that a fault tree is proposed, which enables probabilistic description of undesired events occurring in the hydrologic system (Chapter 4). Once the reliable model of the hydrologic system is known, the hazard and risk of extreme hydrological events can be assessed with the method of the event tree. The proposed reliability, hazard and risk measures can be used for quantitative assessment of risk and losses resulting from undesired events occurrence. When the risk of extreme hydrological events is identified, ensuring safety of people and the hydrologic system itself can be managed (Chapter 5). The process of risk management is a selection of effective means ensuring safety and protection against identified hazards, i.e. capability of prevention of losses, the so-called safety potential. The safety potential has to balance capabilities of the hydrologic system to losses causing, the so-called hazard potential. So, according to the ALARP principle, risk management should keep balance of both potentials in the zone of tolerated risk. The presented example (Chapter 6) employs only a fragment of possibilities of reliability engineering, hazard analysis and risk and safety of hydrologic systems associated with them. The obtained results encourage to carry on further research on development of the reliability and safety theory in hydrology.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Mimo stałego rozwoju metod pomiarowych krzywa natężenia przepływu pozostaje wciąż pod¬stawowym narzędziem wyznaczania wartości przepływów chwilowych. Jej poprawność zależy od dobrze wykonanych jednoczesnych pomiarów przepływu i stanu wody. Chociaż w ostatnich latach nastąpił duży postęp w możliwościach pomiarowych dostępnego sprzętu hydrometrycznego, w wielu stacjach wodowskazowych nie ma danych pomiarowych w zakresie wielkich przepływów. Dotyczy to szczególnie strefy wielkich przepływów w rzekach o rozległych terenach zalewowych i zmieniających się warunkach hydraulicznych oraz w rzekach górskich, w których występują duże prędkości i rwący ruch wody. Brak danych pomiarowych powoduje konieczność ekstrapolacji krzywej przepływu w jej górnym przebiegu. W warunkach Polski ekstrapolacja krzywych przepływu w wielu przypadkach przekracza znacznie normy ISO. Obecnie wzrasta zapotrzebowanie na coraz dokładniejsze określanie charakterystyk przepływów, szczególnie ekstremalnych. Podyktowane jest to rozwojem gospodarczym, intensyfikacją budownictwa wodnego i lądowego, zagospodarowywaniem terenów zalewowych i osłony przeciwpowodziowej. Przepływy maksymalne są podstawą do wyznaczania przepływów o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia, które z kolei wykorzystywane są do projektowania obiektów gospodarki wodnej. Przepływy maksymalne i odpowiadające im stany wody są najważniejszymi charakterystykami do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego. Artykuł poświęcony jest przede wszystkim weryfikacji wartości przepływów ekstremalnych na Wiśle, Bugu i Sanie, ale jest on również podsumowaniem wieloletnich badań autorów, prowadzonych w Instytucie Meteorologii i Gospodarki Wodnej – Państwowym Instytucie Badawczym. W artykule wykazano zaistniałe zmiany zdolności przepustowej koryt rzecznych i ich możliwy wpływ na zakres stref zagrożenia powodziowego. Zaproponowano również rozwiązania natury metodycznej dotyczące wyznaczania krzywych natężenia przepływu.
EN
In spite of continues development of measurement methods, the rating curve is still fundamental tool for determining of instantaneous flows. Its reliability depends on well-done simultaneous measurements of water stages and discharges. Although recently significant development of capabilities of available instruments is observed, there is no data of big flows in many gauging sites, in particular for rivers with large floodplains and mountain rivers with rapid flow. Lack of data is the cause of extrapolation of upper parts of rating curves. Currently there is a growing demand for welldeterminate characteristics of extreme flows. It is dictated by development of economy, intensification of water and land structures building, floodplain-use and flood protection. The maximum flows are basis of maximum flood with T-year return period estimation and in consequences the basis of water management structures designing. The maximum flows and corresponding water stages are crucial characteristics for flood protection zones determination. Krzywa natężenia przepływu a przepływy ekstremalne. In the paper there are methods and examples of rating curves construction and employment. The paper represents long-standing research and experience of authors in construction of rating curves and in estimation of design flows.
Przedstawiono założenia metody alternatywy zdarzeń - określania przepływów ekstremalnych rocznych. Metoda uwzględnia zróżnicowanie genetyczne wezbrań i pozwala oszacować odrębne wartości występowania przepływów pojawiających się w warunkach zimowych i w warunkach letnich. Omówiono znaczenie i sposoby sprawdzania jednorodności ciągów pomiarowych oraz zaprezentowano wyniki badań symulacyjnych przepływów maksymalnych przy zastosowaniu metody alternatywy zdarzeń oraz metody tradycyjnej (zaleconej przez CUGW w 1969 r.)
EN
The article presents the assumptions of the alternative of events method - determining the yearly extreme flow values. This method takes into consideration the genetic differentiation of freshets and allows estimation of separate values of flows occurrence in winter and summer conditions. The article discusses the significance and methods of verifying the series of measurements homogeneity and presents the results of maximum flow values simulations with the use of the alternative of events method and the traditional method (recommended by the Central Office for Water Management in 1969).
Autorzy prezentują nowe podejście do określania potencjalnego zagrożenia powodziowego. Proponują wprowadzenie pojęcia tzw. maksymalnego wiarygodnego wezbrania (MWW), które wyznaczają: ekstremalny opad i ekstremalne warunki odpływu wód ze zlewni. Wychodząc z tych założeń Autorzy proponują nowe miary powodziogenności: wskaźnik gwarancji bezpieczeństwa, wskaźnik zagrożenia powodziowego, wskaźnik komplementarnej powodzlogenności, jak również nowe podejście do wyznaczania stref zagrożenia powodziowego i stref ochrony przeciwpowodziowej.
EN
The Authors present a new approach to determination of the potential flood danger. They propose to introduce the conception of the maximum reliable freshet (MRF), which would be determined by the extreme precipitation and the extreme conditions of the run- off of water from the basin. On the basis of those assumptions the Authors propose new measures of the floodgenerativity: the security guarantee index, the flood danger index, and the complementary floodgenerativity index.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Some aspects on the principles of calculating maximum discharges of given exceedance probabilities are discussed in the paper. Authors also attitude towards critical comments included in the article published by Kaczmarek in the Review of Geophysics, No. 3-4, 2000
Autorzy uzasadniają potrzebę wprowadzenia nowych zasad obliczania maksymalnych przepływów rocznych o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia - analizują dotychczas obowiązujące i przedstawiają propozycję nowych. Akcentują fakt, że wielokrotnie występowali z wnioskiem o wprowadzenie do nowego prawa wodnego rozdziału dotyczącego uprawnień do wykonywania opracowań hydrologicznych.
EN
The Authors give reasons for the necessity for introducing new principles of calculation of maximum annual flow values of determinate probability of exceeding -they analyze the at present obligatory principles and present proposals for the new ones. The Authors accentuate the fact that many times they have presented proposals for introducing to the new water act a section concerning qualifications to make hydrologic elaborations.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.