Skórovanie povodňového rizika na úrovni adresy: zóny, doby opakovania a hĺbka vody

Riečne povodne a povodne z prívalových zrážok sú dva odlišné živly

Riečna povodeň (fluviálna) vzniká, keď sa vodný tok vyleje zo svojho koryta. Je to v Európe najlepšie zmapovaný živel, pretože ho musí modelovať každý členský štát a jeho fyzika je jasne daná: prietok pre danú dobu opakovania, vedený hydraulickým modelom cez koryto a záplavové územie, určí rozsah záplavy, hĺbku vody a rýchlosť prúdenia. Povodeň z prívalových zrážok (pluviálna), čiže povodeň z povrchového odtoku, vzniká, keď dážď padá rýchlejšie, ako ho dokáže vstrebať pôda a odviesť kanalizácia, a voda sa hromadí v najnižších bodoch ulice, kde nie je nablízku žiadna rieka. Tvorí veľký podiel poistných udalostí z vytopenia v domácnostiach a na mapách riečnych povodní, ktoré pokrývajú len modelované vodné toky, nie je viditeľná. Bleskové povodne na malých, strmých tokoch sú na pomedzí oboch typov a často chýbajú v oboch modeloch.

Tieto dva živly je dôležité rozlišovať, pretože majú odlišné dáta, odlišné rozlíšenie a odlišné riešenia. Riečna povodeň na adrese sa zisťuje z oficiálneho polygónu alebo modelovaného rastra; náchylnosť na zaplavenie z povrchového odtoku sa odvodzuje zo samotného terénu, bunku po bunke. Ochranná hrádza chráni pred riečnou povodňou do úrovne svojho návrhového prietoku, ale proti vode z prívalových zrážok nepomôže; zvýšený prah dverí pomáha proti obom. Skóre od dodávateľa, ktoré neuvádza, ktorý živel opisuje, sa nedá overiť.

Mapy podľa smernice o povodniach a ich doby opakovania

Smernica o povodniach (smernica 2007/60/ES) zaviazala členské štáty vypracovať predbežné hodnotenie povodňového rizika do 22. decembra 2011, mapy povodňového ohrozenia a mapy povodňového rizika do 22. decembra 2013 a plány manažmentu povodňového rizika do 22. decembra 2015 a všetky tri dokumenty každých šesť rokov preskúmať. Mapy povodňového ohrozenia sú záväznou odpoveďou štátu na otázku, či daný bod môže byť zaplavený a ako veľmi. Článok 6 stanovuje, čo musia obsahovať.

Smernica 2007/60/ES, články 4, 6, 7 a 14. Rastrové dáta pre doby opakovania sa v jednotlivých krajinách líšia; sprievodcovia zdrojmi údajov, na ktoré odkazujeme na konci, ich uvádzajú pre každý štát.

Európske mapy od JRC

Tam, kde sa končí pokrytie oficiálnymi mapami, nastupuje celoeurópska vrstva. Mapy povodňového ohrozenia z riečnych povodní pre Európu a stredomorskú oblasť od Spoločného výskumného centra (JRC) (Dottori et al., 2022) pokrývajú každý vodný tok s plochou povodia nad 500 km² v rozlíšení 100 m pre doby opakovania 10, 20, 50, 100, 200 a 500 rokov, s dobami opakovania 30 a 1 000 rokov na obmedzených územiach na účely validácie. Vstupné údaje o prietokoch pochádzajú z dlhodobého behu hydrologického modelu LISFLOOD – toho istého modelu, ktorý je základom európskeho systému varovania pred povodňami Copernicus (EFAS) a ktorý bol validovaný na viac ako 700 vodočtoch. Samotné zaplavenie je výsledkom dvojrozmerného hydraulického modelu LISFLOOD-FP. Mapy sú licencované pod licenciou CC BY 4.0.

Ich využiteľnosť definujú dve vlastnosti. Po prvé, sú nechránené: autori uvádzajú, že mapy nezohľadňujú miestnu protipovodňovú ochranu, pretože neexistujú konzistentné európske údaje o ochranných hrádzach. Po druhé, ich validácia voči oficiálnym mapám vykazuje hit rate približne 0,65 pri udalosti s dobou opakovania 100 rokov, čo znamená, že zachytávajú dve tretiny referenčného rozsahu záplavy, a tzv. kritický index úspešnosti (critical success index) približne 0,35, ktorý pri udalosti s dobou opakovania 500 rokov stúpa k 0,5. Ide o nástroj na regionálny skríning, nie o odpoveď na úrovni adresy; pri rozlíšení 100 m má jedna bunka plochu hektár a v rámci nej môže byť jedna strana ulice zaplavená a druhá suchá. Na úrovni adresy sa dajú najlepšie využiť ako nechránený protipól k oficiálnej, chránenej mape a ako jediná vrstva pre úseky, ktoré štát nezmapoval.

Zaradenie do zóny verzus hĺbka vody a prečo skóre pre celé oblasti zlyháva

Byť vnútri polygónu Q100 a mať pri povodni Q100 hĺbku vody 0,75 m sú dve odlišné informácie a len tá druhá umožňuje oceniť stratu. Oficiálne mapy často obsahujú hĺbku ako atribút, ale mnohé zverejňujú len rozsahy záplav. Hĺbku možno v takom prípade odhadnúť z rozsahu záplavy a digitálneho modelu reliéfu (DMR) pomocou nástroja Floodwater Depth Estimation Tool (FwDET, Cohen et al., 2018): hranica polygónu sa považuje za pobrežnú čiaru s nulovou hĺbkou, pozdĺž nej sa vzorkuje výška terénu, naprieč vnútrajškom polygónu sa interpoluje výška vodnej hladiny a od nej sa odpočíta výška terénu. S 1 m modelom terénu z dát LiDAR (letecké laserové skenovanie) je chyba pri riečnych povodniach zvyčajne niekoľko desiatok centimetrov; s 30 m globálnym modelom terénu to neplatí.

Pri hĺbke vody vstupuje do hry aj samotná budova. Rastre merajú hĺbku vody nad terénom; škody sa začínajú na úrovni podlahy prízemia. Prízemie obytnej budovy je zvyčajne 0,30 až 0,45 m nad terénom, takže jeden z našich systémov odpočítava 0,25 m pred použitím krivky závislosti škody od hĺbky zaplavenia a byt na vyššom podlaží z výpočtu straty z riečnej povodne úplne vypadne. Preto skóre založené len na zaradení do zóny nadhodnocuje polovicu budov v záplavovom území a nedokáže rozlíšiť bungalov od bytu na treťom poschodí. Sprievodca očakávanou ročnou stratou opisuje postup prepočtu hĺbky na finančnú stratu.

Povodňové skóre pre obec alebo poštové smerovacie číslo ide ešte ďalej nesprávnym smerom: spriemeruje suché a mokré pozemky do jedného čísla, ktoré je nesprávne pre takmer každú budovu v danej oblasti. Záplavové územia sú široké najviac stovky metrov; dedina pri rieke má domy v rozsahu záplavy Q10, domy na terase nad ňou a domy na svahu a skóre pre celú oblasť neopisuje ani jeden z nich. To isté platí pre povodne z povrchového odtoku v rámci jedného mestského bloku. V dvoch 5 m hydrodynamických simuláciách na vzorke 1 494 adries na prízemí dosiahla voda úroveň podlahy len na 3 až 5 percentách adries a miera očakávanej straty rástla len slabo so skóre náchylnosti pre danú štvrť; náchylnosť síce identifikovala mokré štvrte, ale to, či voda vnikla do konkrétnej budovy, záviselo od 5 m mikrotopografie.

Prvou otázkou pri akomkoľvek skóre je preto rozlíšenie. Oficiálny rozsah záplavy zakreslený v pracovnej mierke 1:10 000, raster hĺbky s rozlíšením 5 až 30 m a 1 m model terénu dokážu rozlíšiť dva susediace domy; 100 m európsky raster alebo agregát za celý okres to nedokážu. Druhou otázkou je budova: výška jej podlahy, podlažie, či má suterén. Skóre, ktoré tieto údaje nezohľadňuje, nedokáže odlíšiť obchod na prízemí od kancelárií nad ním, hoci tieto dve poistky majú úplne odlišné očakávané straty.

Náchylnosť terénu na povodne z prívalových zrážok

Riziko povodní z povrchového odtoku (pluviálnych) nemá pre väčšinu adries oficiálne vymedzené polygóny, preto sa modeluje na základe terénu. Fyzikálne podloženou zjednodušenou metódou je výška nad najbližšou odvodňovacou líniou (HAND, Nobre et al., 2011): vertikálna vzdialenosť bunky od najbližšieho bodu odvodňovacej siete, ktorá normalizuje topografiu podľa miestnej hladiny podzemnej vody a oddeľuje nízko položené, ploché a slabo odvodnené územia od ostatných. Jeden z celoštátnych kompozitných indexov náchylnosti kombinuje HAND so štyrmi ďalšími deskriptormi terénu pre každú bunku s veľkosťou 20 – 30 m a následne zohľadňuje zosilňujúci vplyv spevnených plôch.

Váhy vychádzajú z metódy hodnotenia rizika Bytero Shield. V mestách, pre ktoré existuje dvojrozmerná hydrodynamická simulácia s rozlíšením 5 m (SFINCS), nahrádzajú skóre náchylnosti hodnoty hĺbky vody a rýchlosti prúdenia pre jednotlivé doby opakovania.

Tvorba skóre a pásma

Existujú dve formy zobrazenia rizika. Skóre ohrozenia od 0 do 100 zoradí adresy podľa najkratšej doby opakovania, pri ktorej sú ešte zaplavené; zóna zhusťuje tie isté podklady do niekoľkých tried, ktoré možno použiť v pravidlách pre upisovanie rizík. Jeden z publikovaných súborov pravidiel odvodzuje skóre z minimálnej doby opakovania T, pri ktorej dochádza k záplave, podľa vzorca 100 − (ln(T/5) / ln(1000/5)) × 80. Zóna sa určuje zo štyroch vrstiev: riečna povodeň na území chránenom protipovodňovou ochranou, riečna povodeň na nechránenom území, povodeň z povrchového odtoku a vrstva maximálnej vierohodnej záplavy na základe údajov o poistných udalostiach. Výsledná zóna je najvyššia zóna zo všetkých vrstiev, pričom sa uvedie, ktorá vrstva bola určujúca a ktoré vrstvy chýbali.

Krivka skóre, pásma a hraničné hodnoty zón podľa metodiky Bytero Shield. Zónovanie poisťovní v regióne takisto využíva dobu opakovania na zaradenie do zóny a hĺbku vody len ako modifikátor.

Protipovodňová ochrana: chránené, nechránené a úroveň ochrany

Ochranná hrádza neodstraňuje povodňové ohrozenie, iba ho posúva k povodniam s dlhšou dobou opakovania a pridáva scenár pretrhnutia. Oficiálne mapy podľa smernice o povodniach (smernica 2007/60/ES) sú vytvorené so zohľadnením protipovodňovej ochrany, takže predstavujú scenár chráneného územia. Mapy Spoločného výskumného centra (JRC) naopak protipovodňovú ochranu nemodelujú a predstavujú scenár nechráneného územia. Ak sa tieto dva zdroje nezhodujú – ak je adresa na oficiálnej mape suchá, ale v modeli bez protipovodňovej ochrany zaplavená – najpravdepodobnejším vysvetlením je existencia protipovodňovej ochrany. V takom prípade jedno zo skríningových pravidiel označí adresu s nízkou istotou ako „pravdepodobne za protipovodňovou ochranou“, pričom sa v prípade nedostupnosti rastra nechráneného územia opiera o náhradný terénny ukazovateľ (výška najviac 2,0 m nad najbližšou odvodňovacou líniou na oficiálne suchom území). Ide o prvotné posúdenie (skríning), nie o dvojicu hydraulických modelov pre chránené a nechránené územie, a tak by sa mal tento výsledok aj interpretovať.

Samotná návrhová úroveň ochrany vychádza z FLOPROS (Scussolini et al., 2016), globálnej databázy štandardov protipovodňovej ochrany vyjadrených ako doby opakovania. Táto databáza je zostavená z troch vrstiev – z návrhových údajov o existujúcej ochrane, z legislatívnych požiadaviek a z modelovaného odhadu – zlúčených do jedného najlepšieho odhadu pre každú subnárodnú administratívnu jednotku. Označenie ako „chránené približne do úrovne Q100“ pre upisovateľa rizika znamená, že povodne do úrovne Q100 sú zadržané a že zvyškové riziko predstavuje chvost rozdelenia a riziko pretrhnutia ochrany. Presne tento priebeh ukazuje aj praktický príklad v našom sprievodcovi výpočtom očakávanej straty: vylúčenie povodní od Q10 po Q100 v prípade domu v záplavovom území znížilo jeho hrubú očakávanú stratu o 77 % a príspevky povodní Q200 a Q500 k strate zostali nedotknuté.

Na čo by sa mala poisťovňa pýtať dodávateľa údajov o povodniach

Desať otázok, ktoré odlíšia produkt na úrovni adries od preznačenej mapy okresov.

• Ktoré riziko? Riečna povodeň, povodeň z povrchového odtoku, prívalová povodeň alebo povodeň z pobrežných vôd, hodnotené samostatne, a ktoré z nich určuje výsledné skóre.
• Zdroj a ročník? Údaje z oficiálnych cyklov smernice o povodniach (2013, 2019 alebo 2025), vrstva Spoločného výskumného centra (JRC) s rozlíšením 100 m alebo vlastný hydraulický model dodávateľa, pre každú dobu opakovania.
• Aké rozlíšenie sa použije pre danú adresu? Mierka mapy rozsahu záplavy, raster hĺbky vody (5, 20, 30 alebo 100 m) a model terénu, z ktorého je odvodená hĺbka (1 m LiDAR (letecké laserové skenovanie) alebo globálny model s rozlíšením 30 m).
• Hĺbka alebo len príslušnosť k zóne? Či výstup obsahuje hĺbku vody pre každú dobu opakovania na danej súradnici, alebo len informáciu, v ktorom polygóne sa nachádza.
• S protipovodňovou ochranou alebo bez nej? Ktorý scenár každá vrstva predstavuje a aký stupeň ochrany sa použil, vrátane zdroja tejto informácie.
• Ako sa zohľadňuje budova? Vstupná výška podlahy, podlažie, suterén, účel využitia; či sa byt na vyššom podlaží hodnotí inak ako prízemie pod ním.
• Čo sa deje na nezmapovaných úsekoch? Či sa stav „bez údajov“ vráti ako taký, alebo sa bez upozornenia ohodnotí nulovým rizikom.
• Ako sa tvorí skóre? Vzorec na prepočet doby opakovania a hĺbky vody na skóre, pásmo a zónu a prahové hodnoty v písomnej podobe.
• Ako bol model validovaný? Porovnaním s poistnými plneniami, značkami maximálnej hladiny alebo oficiálnymi mapami, s uvedením hit rate (podielu odhadov v tolerancii) a miery falošných poplachov, nie referenciami od klientov.
• Čo sa verziuje? Identifikátor modelu v každej odpovedi, aby bolo možné skóre reprodukovať aj potom, ako ďalší cyklus mapovania zmení výsledok.

V praxi

Skóre na úrovni adresy je výsledkom reťazca krokov: oficiálne mapy rozsahu záplav, ich ekvivalent bez protipovodňovej ochrany, hĺbka vody pre každú dobu opakovania na presnom modeli terénu, vrstva pre povodeň z povrchového odtoku, vlastnosti samotnej budovy ako vstupná výška podlahy a podlažie a písomne dané pravidlo, ktoré všetky tieto vstupy prevedie na skóre, zónu a označenie spoľahlivosti. Bytero tento reťazec implementuje pre každú adresu a v produkte Bytero Shield spolu so skóre vracia aj doby opakovania, hĺbky vody, určujúcu vrstvu a posúdenie protipovodňovej ochrany. Dostupnosť pre jednotlivé trhy je uvedená na stránke Kde pôsobíme. Verejné údaje, z ktorých vychádzajú mapy v jednotlivých štátoch, sú zosumarizované v sprievodcoch, na ktoré odkazujeme nižšie.

Otázky