Порта3 – градежништво, архитектура и екологија Порта3 – градежништво, архитектура и екологија
Климатските промени веќе одамна не се тема на иднината, туку реалност со која секојдневно се соочуваме. Сè позачестени се појавите на поројни врнежи, поплави, топлотни бранови, ерозија на почви и свлечишта кои создаваат нови закани не само за природата, туку и за урбаната средина. Интензивираните природни хазарди имаат изразено влијание на отпорноста и функционалноста на критичните инфраструктурни објекти, а справувањето со нив бара иновативни и интегрирани стратегии. Тоа подразбира користење не само на традиционални инженерски решенија за заштита, туку и решенија базирани на природата.
Иако се генерално ефективни за директна заштита, традиционалните решенија, како ѕидови, габиони и заштитни мрежи, не обезбедуваат дополнителни придобивки во справувањето со комплексната и динамична природа на климатските ризици. Често тие немаат еколошки придобивки, а во одредени случаи дури можат и да го нарушат природниот баланс на екосистемот. Како одговор на овие ограничувања, решенијата базирани на природата се издвојуваат како иновативен пристап за намалување на ризиците од климатските промени. Тие ги користат својствата на природните екосистеми, како на пр. пошумување, природна стабилизација на почви, управување со речни сливови, итн. Ваквите решенија нудат повеќекратни придобивки; освен што се ефективни во намалување на директните ризици, придонесуваат и за зачувување на животната средина, го подобруваат биодиверзитетот и создаваат дополнителни социоекономски вредности.
Проектот NATURE-DEMO (www.nature-demo.eu), финансиран од Европската комисија и со учество на Институтот за земјотресно инженерство и инженерска сеизмологија (ИЗИИС) како партнер, се фокусира токму на примената на ваквиот пристап. Целта е да се покаже како интеграцијата на решенијата базирани на природата со традиционалните пристапи може ефективно да го намали ризикот од климатски промени кај критичната инфраструктура.
Во рамки на проектот, решенијата базирани на природата ќе најдат примена за заштита на објектите на хидроелектраната ХЕЦ Глобочица, која има клучна улога во производството на обновлива енергија во Македонија, како и во регионалното управување со водните ресурси. Хидроелектраната Глобочица, пуштена во употреба во 1965 година, располага со инсталирана моќност од 42 MW и просечно годишно производство на електрична енергија од околу 180 GWh. Објектот вклучува камено-насипна брана со висина од 94,5 m со која е формирана акумулација со вкупен волумен од 58.000.000 м3 вода, од кои корисниот волумен изнесува приближно 13.000.000 м3 вода.
Брана Глобочица и придружните објекти на хидроелектраната ХЕЦ Глобочица
Браната Глобочица се наоѓа во планински предел со изразито стрмни падини и комплексни геолошки формации, карактеризирани со делувијално-дробински материјали над основната карпа. Овие услови ја прават браната и нејзините придружни објекти подложни на различни природни хазарди. Последиците од климатските промени, вклучувајќи ги позачестените поројни врнежи, почести и понепредвидливи поплавни настани и нагло топење на снег, дополнително го зголемуваат ризикот од појава на ерозивни процеси, како и одрони и свлечишта на околниот терен.
Овие хазарди, иако не се појавуваат многу често, имаат потенцијал да предизвикаат значителни оштетувања на целиот систем, особено на придружните објекти на браната. На пример, при појава на одрони на земјиштето, освен блокирање на сервисниот пат може да дојде и до оштетување и седиментација на преливната шахта која е лоцирана директно над нестабилната косина. Таквите настани можат да го попречат протокот на вода или да ја оштетат конструкцијата на шахтата, што пак може да доведе до намалување на нејзината ефикасност и да го зголеми ризикот од поплави. Иако нестабилната косина не е позиционирана директно над круната на браната, што го намалува ризикот за оштетување на нејзината конструкција, сепак свлечиштата на околниот терен можат да предизвикаат акумулација на големи количини на наносен материјал во близина на браната и другите елементи во системот. Овие наноси може да доведат до механичко оштетување или затнување на преливната шахта и испустниот тунел, со што се зголемува опасноста од делумно или од целосно блокирање на оперативните капацитети на хидросистемот.
Забележани појави на одрони на локацијата на браната Глобочица
Со цел зголемување на отпорноста и обезбедување на непречено функционирање на хидросистемот Глобочица се предлага стабилизација на нестабилниот терен преку имплементација на хибридно решение кое ќе ги интегрира традиционалните инженерски мерки со решенија базирани на природата. На конкретната локација се планира примена на традиционални решенија, како што се поставување на мрежи и стабилизациони огради, во комбинација со природни решенија меѓу кои пошумување со соодветен тип на вегетација, кои придонесуваат за стабилизација на почвата, намалување на површинската ерозија и спречување на одрони. Покрај пошумувањето, проектот предвидува и голем број други техники базирани на природата, како т.н. „хидро-сеење“ со прскање на маса од семиња, вода и адитиви врз почвата, вегетирани огради, прекривање на нестабилниот терен со гранки, растителен материјал и друга вегетација итн., со цел заштита од ерозија и задржување на природната влага во почвата.
Овој хибриден пристап ќе овозможи поголема долгорочна стабилност на теренот, ќе го намали ризикот од оштетување на инфраструктурата и ќе придонесе за одржливо управување со животната средина во поширокиот слив на Глобочица.
Во рамки на NATURE-DEMO проектот, спроведена е сеопфатна проценка на ризикот и испитување на ефективноста на предложените мерки за заштита на браната и нејзините придружни објекти. За таа цел, применет е структуриран метод за проценка на ризикот, базиран на рамката RAMSSHEEP, кој овозможува систематско разгледување на повеќе аспекти на повредливост, изложеност и отпорност. Оваа методологија е особено погодна за проценка на ризик на комплексни инфраструктурни системи каде повредливоста произлегува и од физички и од организациски системски и социјални фактори. Во рамката RAMSSHEEP интегрирани се неколку клучни индикатори на однесување меѓу кои: безбедност и сигурност (SRS), достапност и одржливост (AM), економски аспекти (ЕС), аспекти поврзани со животната средина (EV) и јавно здравје и политика (HP). Секој од овие индикатори е оценет на скала од 1 („многу добро“) до 5 („многу лошо“), што овозможува квантитативна и квалитативна анализа на степенот на ризик.
Анализата е фокусирана на четири сценарија: (1) инфраструктура без никаква заштита, (2) само традиционални инженерски мерки, (3) заштита само со решенија базирани на природата и (4) хибриден пристап со комбинација на традиционални и природни решенија. Резултатите од анализата кои се презентирани во продолжение се дел од научен труд (насловен како „A comparative risk assessment of grey infrastructure and NB solutions for protecting critical infrastructure“) кој беше објавен и презентиран на 21-виот Меѓународен симпозиум на Друштвото на градежните конструктори на Македонија.
Ризикот е функција од хазардот, изложеноста на браната и придружните објекти и нивната повредливост. Хазардите на локацијата се идентификувани врз основа на историски податоци, теренски набљудувања и идни климатски проекции. Интензитетот, зачестеноста и географската распределба на идентификуваните хазарди се мапирани со употреба на геопросторни и климатски модели што овозможува прецизна просторна анализа. Во следната фаза, браната и сите придружни објекти географски се лоцираат и се оценува нивната директна и индиректна изложеност на идентификуваните хазарди. Согласно состојбата во која се наоѓаат и нивната функционална критичност во системот, се определува нивната повредливост. Методологијата дополнително вклучува и индикатори за отпорност, кои овозможуваат поврзување на функционалноста на системот со неговото однесување под дејство на природните хазарди, како и проценка на капацитетот за враќање на функционалноста по случен настан.
По идентификувањето на природните хазарди, се проценува нивното влијание врз состојбата на критичната инфраструктура. Секој од индикаторите на однесување вклучува проценка за степенот на влошување на состојбата на критичната инфраструктура кога е изложена на специфичен природен хазард и степенот на подобрување при соодветна заштита со предложените мерки во дефинираните сценарија. Состојбата на критичната инфраструктура со оценки за сите индикатори е прикажана на сликата подолу. На сликата, CI ја означува моменталната состојба на инфраструктурата, додека состојбата на инфраструктурата кога е изложена на хазард е прикажана со CIH, кога е зајакната само со традиционални инженерски мерки со CIHG, кога е зајакната само со решенија базирани на природата со CINH и кога е зајакната со хибридно решение за заштита со CIHGN.
Состојба на критичната инфраструктура за различните анализирани сценарија
Понатаму, ефективноста на сите предложени мерки за заштита е анализирана за четирите различни сценарија со квалитативна скала од 1 до 5, при што 1 одговара на „занемарливо влијание“, додека оценка 5 одговара на „значителни оштетувања“ на инфраструктурата. Оваа скала се применува во согласност со претходно воведените индикатори на однесување, што овозможува систематска и споредлива проценка на ризикот за сите сценарија. Проценката е структурирана во повеќе етапи, при што секоја етапа се однесува на различни димензии на изложеност на ризик, состојба на системот и негов капацитет за враќање на функционалноста. На овој начин, развиени се четири матрици на ризик, при што секоја од нив одговара на едно од четирите сценарија, одразувајќи ја различната комбинација на мерки за заштита и нивното влијание врз критичната инфраструктура.
Матриците на ризик се прикажани на сликата подолу и ја прикажуваат комплексната врска помеѓу степенот на загуба и состојбата на критичната инфраструктура. Ваквиот визуелен и аналитички приказ овозможува нијансирано разбирање на промената на нивото на ризик и повредливоста на инфраструктурата во зависност од применетата стратегија за нејзина заштита. Овој пристап не само што ги разјаснува диференцијалните влијанија на секоја од мерките за заштита, туку обезбедува и важни сознанија за поддршка на поинформирани стратешки одлуки насочени кон зголемување на климатската отпорност и долгорочната стабилност на системите на критичната инфраструктура.
а)
б) 
в) 
г) 
Матрици на ризик – степен на загуба (extent of loss) и состојба на критична инфраструктура (CIHGN condition) преку што е покажано влијанието на анализираните сценарија: (а) инфраструктура без никаква заштита, (б) традиционални инженерски мерки, (в) заштита со решенија базирани на природата и (г) хибриден пристап
Анализата на матриците на ризик открива различни нивоа на перципиран ризик за хидросистемот Глобочица. За првото сценарио, при кое инфраструктурата не е заштитена, сите индикатори покажуваат зголемени нивоа на ризик. Индикаторите за јавно здравје и политика (HP) и економскиот индикатор (EC) се позиционирани во критична зона, што укажува не само на потенцијални физички оштетувања, туку и на значителна изложеност на социополитички и економски нарушувања на системот. Овие последици можат да вклучуваат скапи санациони мерки, намалена достапност на услугите кои влијаат врз локалните бизниси, како и пошироки економски нарушувања за локалните заедници. Индикаторот за безбедност, доверливост и сигурност (SRS) исто така покажува значителен ризик, додека достапноста и одржливоста на системот (AM) како и животната средина (EV), кои ја претставуваат состојбата на екосистемите и квалитетот на животната средина остануваат во зони на умерен ризик.
Во второто сценарио, со воведување на традиционални инженерски мерки за заштита на инфраструктурата (како ѕидови, габиони, заштитни мрежи итн.), се забележува значително намалување на ризикот кај скоро сите индикатори. Ова е особено изразено кај индикаторите за достапност и одржливост на системот (AM) и неговата безбедност и сигурност (SRS), кои се префрлаат во зони со понизок ризик, што произлегува од директната заштита која ја овозможуваат овие мерки. Индикаторот за животна средина (ЕV) останува во зона со умерен ризик, додека индикаторите поврзани со економските последици (EC) и последиците врз јавното здравје и политика (HP) и понатаму покажуваат умерен до висок ризик, што ја нагласува ограничената способност на овие решенија самостојно да се справат со пошироките социоекономски и еколошки предизвици.
Со воведување на решенија базирани на природата (како на пр. пошумување) во третото сценарио доаѓа до уште позначително намалување на ризикот за речиси сите индикатори. Особено се забележува намалување кај индикаторите за животна средина (EV) и јавно здравје и политика (HP) кои се префрлаат во зони со најнизок ризик, што укажува на пошироки социјални и еколошки придобивки. Позитивните ефекти се воочуваат и кај индикаторот за економија (EC), како и врз достапноста и одржливоста на инфраструктурата (AM). Сепак, индикаторот за безбедност и сигурност (SRS) останува на средно ниво на ризик, што ја одразува потенцијалната ограничена способност на ваквиот пристап да обезбеди директна физичка заштита на инфраструктурата.
Наспроти ова, хибридното решение кое ги интегрира традиционалните и природните мерки, применето во четвртото сценарио овозможува најповолна распределба на ризикот. Сите индикатори се префрлаат во зони со низок ризик, особено индикаторот за животна средина (ЕV) кој достигнува оптимална позиција. Индикаторите за јавно здравје и политика (HP), економија (EC) и достапност и одржливост на системот (AM) исто така покажуваат значително намалување на повредливоста. Резултатите од примената на хибридното решение за заштита покажуваат дека интегрираниот пристап не само што го намалува директниот ризик од оштетување на системот, туку овозможува и пошироки придобивки, како што се стабилност на екосистемот и намалени економски загуби. Ова влијае и на идно намалувања на ризикот, што укажува дека хибридното решение нуди најдолгорочна отпорност на критичната инфраструктура.
Истражувањето покажува дека иако традиционалните инженерски решенија обезбедуваат директна заштита на инфраструктурата, нивната ефективност и одржливост значително се зголемуваат при нивно интегрирање со природни решенија за заштита. Бидејќи решенијата базирани на природата ги опфаќаат и непосредните ризици, како долгорочните еколошки и општествени димензии, само интегрираниот пристап може да понуди долгорочна, одржлива и економски оправдана отпорност. Со други зборови, патот кон отпорна инфраструктура е пат на интеграција помеѓу инженерството и природата.
Важно е да се напомене дека применетата методологија во ова истражување промовира холистичко разбирање на ризикот, кое ги интегрира физичката состојба на критичната инфраструктура и пошироките влијанија поврзани со различни хазардни сценарија. Во понатамошните фази на проектот ќе бидат спроведени и подетални анализи на ризик со подетални пресметки за хазард, изложеност и повредливост на критичните објекти на хидросистемот, а со цел избор на најсоодветно решение за заштита.
Резултатите презентирани тука не се само локална студија за браната Глобочица, туку и приказ на модел применлив на европско ниво, особено во области каде критичната инфраструктура е изложена на сложени климатски ризици. Ваквиот модел е важен за секоја земја која има за цел подобра подготвеност за идните климатски предизвици, подобра заштита на критичната инфраструктура, интеграција на климатска адаптација во националните политики, како и обезбедување на зголемена отпорност на локалните заедници преку подобрување на условите за живот и заштита на животната средина.
Во поширок контекст, важноста на активностите опфатени во NATURE-DEMO проектот се вклопува во визијата на ЕУ за интеграција на решенијата базирани на природата во политиките за адаптација на климатските промени. Нашата земја, преку ваквите проектни иницијативи се позиционира како активен учесник во оваа заедничка мисија, што значи не само што инвестира во технологија, туку и ја препознава вредноста на природата како рамноправен партнер во заштитата од климатските ризици.
Благодарност:
Ова истражување и имплементација се поддржани од проектот Horizon Europe NATURE-DEMO (www.nature-demo.eu) според Договорот за грант бр. 101157448. Им благодариме на сите проектни партнери и засегнати страни за учество во проектот и придонесот, како и за поддршката која ќе ја дадат при неговата реализација.
Повеќе информации за проектот и за тековните активности може да се добијат преку веб-страницата: https://nature-demo.eu/.
Автори: проф. д-р Игор Ѓорѓиев, вонр. проф. д-р Марија Витанова, доц. д-р Ана Наневска- Јулоска, доц. д-р Борјан Петрески, доц. д-р Трајче Зафиров, проф. д-р Влатко Шешов, м-р Славко Милевски
