Общие понятия, классификация гидрологических опасностей

Общество России создало свою инфраструктуру жизнеобеспечения, которая веками адаптировалась к климатическим условиям. Несмотря на это, стихийные явления, интенсивность которых выходит за пределы сложившихся условий, могут приводить к нарушениям (в т.ч. катастрофическим) в деятельности экономических, общественных и экологических систем.

По оценке экспертов Всемирной метеорологической организации, в течение десятилетнего периода 1991–2000 гг. более 70 % материальных потерь и до 90 % людей, пострадали от стихии, стали жертвами опасных природных явлений, обусловленных метеорологическими и гидрологическими причинами.

На территории России в 1991–2000 гг. отмечено 2334 опасных метеорологических явления, в среднем на территории России наблюдалось 194–195 опасных явлений в год.

Другими словами за 1,5–2 дня на территории нашей Родины происходит одно гидрометеорологическое явление, т.е. каждые 1,5–2 дня природная среда собирает с общества дань в виде экономических потерь.

Из всех видов стихийных бедствий первое место по суммарному среднегодовому ущербу занимают наводнения.

Наводнения – это затопление водой прилегающей к реке, озеру или водохранилищу местности, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью, или приводит к гибели людей.

Если затопление не сопровождается ущербом, это есть разлив реки, озера, водохранилища. Анализ многолетней гидрологической информации Росгидромета показал, что на большинстве рек России площадью водосбора более 10 тыс. км² вероятность формирования особо опасных наводнений достаточно высока. Для многих городов России характерна повторяемость частичных затоплений раз в 8–12 лет и реже, а в таких городах, как Барнаул, Уфа, Бийск, Орск, Великий Устюг частичные затопления отмечаются раз в 2–3 года. Глубина затоплений в городах Орск, Елец, Благовещенск, может достигать 3–5 м, а в Енисейске, Лесозаводске, Нарьян-Маре площадь затопления может составить 70–100 % площади городов.

Гидрологические стихийные бедствия подразделяются на бедствия, вызываемые:

– высоким уровнем воды (наводнения);                                               

– низким уровнем воды, когда нарушается судоходство, водоснабжение городов НХО, оросительных систем;

– ранним ледоставом и появлением льда на судоходных водоёмах;

– цунами – сильные волнения на морях и океанах.

Классификация наводнений производится в зависимости от причин их возникновения (таблица 1.3.2) и подразделяется на 4 группы:

1. Наводнения, связанные с максимальным стоком от весеннего таяния снега. Они отличаются значительным и сильным, довольно длительным подъёмом уровня воды в реке и называется половодьем.

Высота уровня воды при половодье зависит от:

1. запаса воды в снеге;

2. интенсивности таяния снега;

3. промёрзлости почв;

4. насыщенности почв водой;

5. количества осадков во время половодья;

Продолжительность половодья для малых рек – несколько дней, для крупных рек – 1–3 месяца.

2. Паводок – подъём воды в реках в результате обильных дождей. Паводковые наводнения, как правило, скоротечны, возникают внезапно и тем самым наносят большой ущерб. Паводки обычно продолжаются несколько дней. Особую опасность представляет наводнение вызванное, весенним половодьем и одновременно с ним возникшим паводком.

3. Наводнения, вызванные в основном большим сопротивлением, которое водный поток встречает в реке. Происходит такое, большей частью в начале и в конце зимы при заторах и зажорах.

а) Зажор. Скопление шуги и внутреннего льда во время весеннего ледохода и в начале ледостава, создающее сужение русла рек на отдельном участке, что ведёт к понижению уровня реки.

б) Затор. Скопление льда во время ледохода, создающее стеснение русла на отдельном участке реки и вызывающее подъём уровня воды.

Опасность заторов и зажоров состоит в том, что запруженные льдом участки рек могут, во-первых, вызвать затопление выше затора (зажора) в результате разлива рек, а во-вторых, может возникнуть волна при внезапном освобождении русла рек от затора (зажора). Для предотвращения заторов (зажоров) производят искусственное вскрытие запруженных льдом участков рек. Как правило, это осуществляется с помощью взрывных работ по специальным схемам, исключающим возникновение волн прорыва.

4. Наводнения, вызванные (создаваемые) нагонами воды на крупных озерах и водохранилищах, а также в морских устьях рек.

Таблица 11

Наводнения
(классификация по генезису)

Виды наводнения	Причины	Характер проявления	Факторы, оказывающие влияние на величину максимального подъема уровня воды
Половодье	Весеннее таяние снега на равнинах или весенне-летнее таяние снега и дождевые осадки в горах	Повторяются периодически в один тот же сезон. Значительный и длительный подъем уровней воды	- запас воды в снежном покрове перед началом весеннего таяния; - атмосферные осадки в период снеготаяния и половодья; - осенне-зимнее увлажнение почвы к началу весеннего снеготаяния; - глубина промерзания почвы к началу снеготаянья; - ледяная корка на почве; - интенсивность снеготаяния; - сочетание волн половодья крупных притоков речного бассейна; - озерность, заболоченность и лесистость бассейна; - рельеф бассейна
Паводок	Интенсивные дожди и таяние снега при зимних оттепелях	Отсутствует четко выраженная периодичность. Интенсивный и сравнительно кратковременный подъем уровня воды	- количество осадков, их интенсивность, продолжительность, – площадь охвата, – предшествующее выпадение осадков, – увлажненность и водопроницаемость почвы, – рельеф бассейна, – величина уклонов рек, – наличие и глубина мерзлоты
Затор (загромождение русла реки, текущей с юга на север, льдом во время ледохода) Зажор (скопление внутриводного льда, шуги)	Большое сопротивление водному потоку, образующееся на отдельных участках русла реки, возникающее при скоплении ледового материала в сужениях или излучинах реки во время ледостава (зажоры) или во время ледохода (заторы)	Заторные – в конце зимы или весны. Высокий и сравнительно кратковременный подъем уровня воды в реке. (подъем 0,5–1,5 суток, спад – 15) Зажорные – в начале зимы. Значительный (не менее чем при заторе) подъем уровня воды и более значи-тельная по срав-нению с заторами продолжитель-ность (0,5–3–10–15)	– поверхностная скорость течения воды, – наличие в русле сужений, излучин, мелей, крутых поворотов, островов и других русловых препятствий, – температура воздуха в период ледостава (при зажоре) или в период ледохода (при заторе), – рельеф местности
Нагон (подъем уровня воды, вызванный воздействием ветра на водную поверхность)	Ветровые нагоны воды в морских устьях рек и наветренных участках побережья морей, крупных озер, водохранилищ	В любое время года. Отсутствие периодичности и значительный подъем уровня воды	– скорость, направление и продолжительность ветра, – совпадение по времени с приливом или отливом, – уклон водной поверхности и глубина реки, – расстояние от морского побережья, – средняя глубина и конфигурация водоема, – рельеф местности
Затопление при прорыве плотины	Излив воды из водохранилища или водоема, образующийся при прорыве сооружений напорного фронта (плотины, дамбы и т. п.), при аварийном сбросе воды из водохранилища, при прорыве естественной плотины, создаваемой природой при землетрясениях, оползнях, обвалах, движении ледников	Образование волны прорыва, приводящей к затоплению больших территорий и к разрушению или повреждению встречающихся на пути объектов (зданий и сооружений и др.)	Величина перепада уровня воды в створе плотины: – объем, заполненный водой в водохранилище на момент прорыва; – уклон дна водохранилища и реки; – размеры и время образования прорыва; – расстояние от плотины, – рельеф местности

 

В пределах России, в основном преобладают наводнения первых двух групп. По размерам и масштабам убытков они также делятся на 4 группы:

Первая – низкие (малые) наводнения. Они наблюдаются в основном на равнинных реках и имеют повторяемость примерно 1 раз в 5–10 лет. При этом затопляются менее 10 % сельхозугодий, находящихся в низинных местах.

Наносят незначительный материальный ущерб, не нарушает ритма жизни населения.

Вторая – высокие наводнения. Сопровождаются значительным затоплением, охватывают сравнительно большие участки местности существенно нарушают хозяйственную деятельность и установленный ритм жизни. Моральный и материальный ущерб значительны. Происходит 1 раз в 2–25 лет.

Третья – выдающиеся наводнения. Они охватывают целые речные бассейны. (Дунай 1997, Чехия, Германия и др.). Парализуют хозяйственную деятельность, наносят большой материальный ущерб. Очень часто приходится прибегать к массовой эвакуации населения (на р. Лене) и мат. ценностей. Повторяется приблизительно раз в 50–100 лет.

Четвёртая – катастрофические наводнения. Вызывают громадное затопление территории в пределах одной или нескольких речных систем. Хозяйственная деятельность парализуется полностью. Резко изменяется уклад жизни населения. Материальный ущерб огромен. Отмечаются случаи гибели людей. Случается раз в 100–200 лет и реже. Примером катастрофического наводнения и затоплений может служить наводнение в Приморском крае, когда в период с 24 по 30 июля 1989. в результате активной циклонической деятельности, выпало большое количество осадков в виде дождя. Положение осложнялось циклоном «Джуди», который принёс на территорию края в течении 29–30 июля продолжались сильные ливни. Количество выпавших осадков составило 140–400 мм, что в 2,5–3,5 раза выше месячной нормы. Уровень воды в реках поднялся от 3,5 до 8,5 м. 31 июля наводнение распространилось на весь край, охватило города Находку, Партизанск, Лесозаводск, Дальнереченск 18 сельских районов.

От наводнения пострадало: 140 населенных пунктов, около 14 тысяч жилых домов, более 40 тысяч личных подворий, 448 объектов социально-бытового и культурного назначения (школы и др.) Без крова осталось 800 семей. Разрушено 267 мостов, повреждено более 1600 км автодорог, выведено из строя более 500 км линий электропередач. Затоплены 1 районный УС, 46 отделений связи, 101 радиотрансляционный узел, 24 АТС. Без связи остались 165 населенных пунктов, а без электричества – 98. Водой было затоплено 363 тысячи гектаров сельскохозяйственных угодий, в том числе 230 тысяч посевов сельскохозяйственных культур. Потери урожая составили 90 %. Погибло 2156 сельскохозяйственных животных, погибло 8 человек, было эвакуировано около 7 тысяч человек. Общий ущерб составил 540 млн. рублей (1989 г.).

Нагоны – это подъём воды (уровня), вызванный воздействием ветра на водную поверхность, гонимую с моря. Повышение уровня воды происходит за счёт задержки приносимой рекой воды.

На морских побережьях и островах наводнения могут быть вызваны волной, образующейся при извержении вулкана, цунами. Главным условием нагона служит сильный и продолжительный ветер, который характерен для глубоких циклонов. Основной характеристикой, служащей оценкой нагона, служит нагонный подъём уровня воды.

Главные факторы, влияющие на величину нагонного уровня, – скорость и направление ветра, (до 25 м/сек). Наиболее катастрофическими нагонными наводнениями в Петербурге (Ленинграде) были в 1777, 1824, 1924, 1955 гг. Наиболее сильным было наводнение 7 ноября 1824 г. вода поднялась на 4,21 м выше Балтийского моря. В произведении «Медный всадник» А. С. Пушкин его так описал:

«Но силой ветра из залива

Переграждённая Нева

Обратно шла, гневна, бурлива,

И затопляла острова…»

В ходе этого стихийного бедствия было разрушено более 3 тысяч домов и строений, погибло около 600 человек.

По величине подъёма уровня, повторяемости, материальному ущербу нагонные наводнения в устье Невы в пределах Санкт-Петербурга занимают первое место в России. Самые опасные наводнения на Неве – осенние, на которые приходится 70 % от всего числа случаев, включая и катастрофические.