Hodnocení povodňového rizika na úrovni adresy: zóny, doby opakování a hloubka vody

Říční a přívalové povodně jsou dvě různá nebezpečí

Říční (fluviální) povodeň nastává, když se vodní tok vylije z koryta. Je to v Evropě nejlépe zmapované nebezpečí, protože je musí modelovat každý členský stát, a má jasnou fyziku: průtok pro danou dobu opakování, vedený hydraulickým modelem korytem a záplavovým územím, dává rozsah záplavy, hloubku vody a rychlost proudění. Přívalová povodeň (z povrchového odtoku) je déšť, který padá rychleji, než jej stačí pojmout půda a kanalizace, a hromadí se v nejnižších místech ulice, kde není žádná řeka na dohled. Tvoří velkou část škod z vody v pojištění domácnosti a na říčních mapách je neviditelná, protože ty pokrývají jen modelované vodní toky. Bleskové povodně na malých a spádných tocích stojí mezi těmito dvěma nebezpečími a často chybějí na obou.

Toto rozlišení je pro hodnocení důležité, protože tato dvě nebezpečí mají odlišná data, odlišné rozlišení a odlišná opatření. Říční povodeň se na adrese odečítá z oficiálního polygonu nebo z modelovaného rastru; náchylnost k povodni z povrchového odtoku se odvozuje ze samotného terénu, buňku po buňce. Ochranná hráz odstraňuje říční riziko do úrovně svého návrhového standardu a proti vodě z povrchového odtoku nedělá nic; zvýšený práh pomáhá proti oběma. Skóre dodavatele, které neuvádí, které nebezpečí popisuje, nelze zkontrolovat.

Mapy podle směrnice o povodních a jejich doby opakování

Směrnice 2007/60/ES zavázala členské státy dokončit předběžné vyhodnocení povodňového rizika do 22. prosince 2011, mapy povodňového nebezpečí a mapy povodňového rizika do 22. prosince 2013 a plány pro zvládání povodňových rizik do 22. prosince 2015 a všechny tři dokumenty každých šest let přezkoumat. Mapy povodňového nebezpečí jsou autoritativní odpovědí státu na otázku „zaplavuje se tento bod a jak silně“. Článek 6 stanoví, co musí zobrazovat.

Směrnice 2007/60/ES, články 4, 6, 7 a 14. Sady dob opakování se v jednotlivých zemích liší; průvodci zdroji dat, na které odkazujeme na konci, je uvádějí pro každý stát.

Evropské mapy JRC

Tam, kde oficiální mapy končí, začíná celoevropská vrstva. Mapy povodňového nebezpečí na řekách pro Evropu a oblast Středozemí od Společného výzkumného střediska (JRC) (Dottori et al., 2022) pokrývají každou řeku s plochou povodí nad 500 km² v rozlišení 100 m pro doby opakování 10, 20, 50, 100, 200 a 500 let, ve vymezených oblastech pak pro validaci i 30 a 1 000 let. Průtoky pocházejí z dlouhodobého běhu hydrologického modelu LISFLOOD, tedy téhož modelu, na kterém stojí Copernicus European Flood Awareness System (EFAS), validovaného na více než 700 vodoměrných stanicích, a rozsah zaplavení z dvourozměrného hydraulického modelu LISFLOOD-FP. Mapy jsou licencovány pod CC BY 4.0.

Jejich použití určují dvě vlastnosti. Zaprvé nezohledňují protipovodňovou ochranu: autoři uvádějí, že mapy neberou v úvahu místní protipovodňovou ochranu, protože konzistentní evropská data o hrázích neexistují. Zadruhé jejich validace proti oficiálním mapám dává hit rate (podíl odhadů v tolerančním pásmu) asi 0,65 pro povodeň s dobou opakování 100 let, tedy zachycení dvou třetin referenčního rozsahu, a index kritického úspěchu asi 0,35, který u povodně s dobou opakování 500 let stoupá k 0,5. Jde o nástroj regionálního screeningu, nikoli o odpověď na úrovni adresy; při 100 m je jedna buňka hektar a ulice v ní může být na jedné straně mokrá a na druhé suchá. Nejlépe se na adrese uplatní jako protějšek oficiální mapy zohledňující ochranu a jako jediná vrstva na úsecích, které stát nezmapoval.

Příslušnost k zóně versus hloubka vody a proč hodnocení na úrovni okresů selhává

Nacházet se v polygonu Q100 a mít v daném místě při povodni Q100 hloubku vody 0,75 m jsou dvě odlišné skutečnosti a pouze ta druhá umožňuje ocenit škodu. Oficiální mapy často obsahují hloubku jako atribut, ale mnohé z nich zveřejňují pouze rozsah záplavy. Hloubku lze v takovém případě odhadnout z rozsahu záplavy a digitálního modelu reliéfu pomocí nástroje Floodwater Depth Estimation Tool (FwDET, Cohen et al., 2018): hranice polygonu se považuje za čáru s nulovou hloubkou, podél ní se vzorkuje nadmořská výška terénu, napříč vnitřní plochou se interpoluje výška vodní hladiny a od ní se odečte výška terénu. Při použití digitálního modelu reliéfu z dat LiDAR (letecké laserové skenování) s rozlišením 1 m je chyba u říčních povodní obvykle v řádu desítek centimetrů; u globálního modelu s rozlišením 30 m tomu tak není.

Hloubka vody je také místem, kde do výpočtu vstupuje budova. Rastry měří vodu nad terénem; škoda začíná u úrovně podlahy. Podlaha přízemí u obytné budovy leží obvykle 0,30 až 0,45 m nad terénem, takže jeden výpočetní model před odečtem ze škodové křivky odečítá 0,25 m a byt ve vyšším podlaží ze škody z říční povodně vypadává úplně. Proto skóre založené jen na příslušnosti k zóně nadhodnocuje polovinu budov v záplavovém území a nerozliší bungalov od bytu ve třetím podlaží. Integraci od hloubky vody k penězům rozebírá průvodce Expected annual loss (očekávaná roční škoda).

Povodňové skóre pro obec nebo PSČ jde špatným směrem ještě dál: průměruje suchou a mokrou půdu do jednoho čísla, které je chybné téměř pro každou budovu v nich. Záplavová území jsou nanejvýš stovky metrů široká; vesnice na řece má domy v rozsahu Q10, domy na terase nad ním i domy na svahu a okresní skóre nepopisuje ani jedny z nich. Totéž platí uvnitř městského bloku pro vodu z povrchového odtoku. Ve dvou hydrodynamických simulacích s rozlišením 5 m nad 1 494 adresami v přízemí dosáhla voda úrovně podlahy jen u 3 až 5 % adres a očekávaná míra škody rostla s hodnotou náchylnosti okolí jen slabě; náchylnost určila mokré čtvrti, ale to, zda voda vnikla do konkrétní budovy, záviselo na mikroreliéfu v rozlišení 5 m.

Rozlišení je proto první otázkou u každého skóre. Oficiální rozsah záplavy vykreslený v pracovním měřítku 1 : 10 000, rastr hloubky vody s rozlišením 5 až 30 m a terénní model 1 m dokážou odlišit dva sousední domy; evropský rastr 100 m ani okresní agregát nikoli. Druhou otázkou je budova: výška její podlahy, podlaží, zda má sklep. Skóre, které je nečte, nedokáže oddělit obchod v přízemí od kanceláří nad ním, a přitom tyto dvě smlouvy nesou zcela odlišné očekávané škody.

Náchylnost k přívalovým povodním odvozená z terénu

Riziko povodně z povrchového odtoku nemá na většině adres oficiální polygon, takže se modeluje z terénu. Fyzikálně podloženou zkratkou je výška nad nejbližší odtokovou linií (HAND, Nobre et al., 2011): svislá vzdálenost buňky k nejbližšímu bodu odtokové sítě, která normalizuje topografii vůči místní hladině podzemní vody a odděluje nízko položený, plochý a špatně odvodněný terén od všeho ostatního. Jeden celostátní kompozit náchylnosti kombinuje HAND se čtyřmi dalšími popisovači terénu na buňku 20 až 30 m a poté jej zesiluje pro nepropustné povrchy.

Váhy z metody hodnocení Bytero Shield. Tam, kde má město dvourozměrnou hydrodynamickou simulaci s rozlišením 5 m (SFINCS), nahrazují skóre náchylnosti hloubka vody a rychlost proudění pro jednotlivé doby opakování.

Jak se vytváří skóre a pásmo

Vedle sebe existují dvě podoby. Skóre nebezpečí 0 až 100 řadí adresy podle nejkratší doby opakování, při které jsou ještě zaplaveny; zóna stlačuje tytéž podklady do několika tříd, se kterými umějí pracovat upisovací pravidla. Jeden publikovaný systém pravidel odvozuje skóre jako 100 − (ln(T/5) / ln(1000/5)) × 80 z minimální doby opakování povodně T a zónu ze čtyř vrstev (říční se zohledněním ochrany, říční bez zohlednění ochrany, povrchový odtok a vrstva maximální věrohodné škody poučená škodami), přičemž bere nejvyšší zónu, kterou kterákoli vrstva podporuje, a uvádí, která vrstva rozhodla a které vrstvy chyběly.

Křivka skóre, pásma a prahy zón z metody hodnocení Bytero Shield. Zónovací konvence pojistitelů v regionu rovněž používají pro příslušnost dobu opakování a hloubku vody jen jako modifikátor.

Protipovodňová ochrana: se zohledněním, bez zohlednění a návrhový standard ochrany

Ochranná hráz nebezpečí neodstraňuje; přesouvá je k delším dobám opakování a přidává scénář protržení. Oficiální mapy podle směrnice o povodních vznikají s existující ochranou, jde tedy o obraz se zohledněním ochrany; mapy JRC žádnou ochranu nemodelují a jsou obrazem bez zohlednění ochrany. Tam, kde se tyto dva obrazy rozcházejí, tedy sucho na oficiální mapě, ale voda v modelu bez ochrany, je nejpravděpodobnějším vysvětlením protipovodňová ochrana a jedno screeningové pravidlo označí adresu jako „pravděpodobně za ochranou“ s nízkou spolehlivostí; tam, kde není načten žádný rastr bez ochrany, se opírá o terénní náhradu (výška nad nejbližší odtokovou linií 2,0 m a méně při oficiálním suchu). Jde o screening, nikoli o hydraulickou dvojici se zohledněním a bez zohlednění ochrany, a tak by měl být i prezentován.

Samotný návrhový standard pochází z FLOPROS (Scussolini et al., 2016), globální databáze standardů protipovodňové ochrany vyjádřených dobou opakování, která vznikla ze tří vrstev (projektová data o existující ochraně, požadavky politik a modelovaný odhad) sloučených do nejlepšího odhadu pro každou nižší územní správní jednotku. Označení typu „chráněno zhruba na povodeň s dobou opakování 100 let“ říká upisovateli, že události do Q100 jsou zadrženy a že zbytkové riziko tvoří chvost plus protržení, což je přesně tvar, který ukazuje řešený příklad v průvodci Expected annual loss: odstranění Q10 až Q100 u domu v záplavovém území snížilo jeho hrubou očekávanou škodu o 77 % a příspěvky Q200 a Q500 ponechalo beze změny.

Na co se má pojistitel ptát dodavatele povodňových dat

Deset otázek, které odliší produkt na úrovni adresy od přeznačkované okresní mapy.

• Které nebezpečí? Říční, z povrchového odtoku, blesková povodeň nebo pobřežní záplava, hodnocené odděleně, a které z nich určuje hlavní číslo.
• Který zdroj a jaké stáří? Oficiální cyklus směrnice o povodních (2013, 2019 nebo 2025), vrstva JRC 100 m, nebo vlastní hydraulický model dodavatele, a to pro každou dobu opakování.
• Jaké rozlišení dosáhne k adrese? Měřítko rozsahu záplavy, mřížka hloubky vody (5, 20, 30 nebo 100 m) a terénní model za hloubkou (1 m z LiDARu, nebo globální model 30 m).
• Hloubka, nebo příslušnost? Zda výstup nese hloubku vody pro každou dobu opakování v daných souřadnicích, nebo jen to, který polygon je obsahuje.
• Se zohledněním ochrany, nebo bez ní? Který scénář každá vrstva představuje a jaký standard ochrany je použit, včetně jeho původu.
• Kde vstupuje budova? Práh podlahy, podlaží, sklep, způsob užívání; zda je byt ve vyšším podlaží hodnocen jinak než přízemí pod ním.
• Co se děje na nezmapovaných úsecích? Zda se „žádná data“ vracejí jako taková, nebo se tiše hodnotí jako nula.
• Jak je skóre sestaveno? Vzorec od doby opakování a hloubky vody ke skóre, pásmu a zóně, a prahové hodnoty, písemně.
• Jak bylo validováno? Proti škodám, značkám nejvyšší hladiny nebo oficiálním mapám, s hit rate a mírou falešných poplachů, nikoli referencí zákazníka.
• Co je verzováno? Identifikátor modelu u každé odpovědi, aby bylo možné skóre zreprodukovat poté, co příští cyklus map výsledek změní.

V praxi

Skóre na úrovni adresy je řetězec: oficiální rozsahy záplav, protějšek bez zohlednění ochrany, hloubka vody pro každou dobu opakování na jemném terénním modelu, vrstva povrchového odtoku, vlastní podlaha a podlaží budovy a písemné pravidlo, které z toho všeho udělá skóre, zónu a označení spolehlivosti. Bytero tento řetězec provádí pro jedinou adresu a vedle skóre vrací doby opakování, hloubky vody, rozhodující vrstvu a screening protipovodňové ochrany, a to v Bytero Shield; dostupnost podle trhu uvádí stránka pokrytí. Veřejná data, na nichž mapy jednotlivých států stojí, jsou soupisem zpracována v průvodcích zdroji dat odkazovaných níže.

Otázky