Профилактика и защита от опасных явлений в гидросфере

Из ранее сказанного мы можем констатировать тот факт, что опасные природные явления (ОПЯ) в своём проявлении опасны как для жизни человека, так и для среды его обитания. Проявляясь в той или иной форме, они несут огромный ущерб в экономике и ведут к потерям людских ресурсов. Вот почему необходимо принимать заблаговременно меры к снижению результатов ОПЯ, а то и к полной их ликвидации.

К профилактическим мероприятиям относятся:

– рациональное размещение ПС с учётом зон катастрофических затоплений;

– проектирование, строительство и эксплуатация объектов с учётом норм запаса прочности в условиях стихийных явлений гидрологического характера;

– оборудование территории региона (района) и подготовка сил и средств для проведения спасательных работ;

– организация оперативной системы оповещения;

– обеспечение формирований всем необходимым для проведения спасательных работ (спасательная техника, куртки, багры, канаты и др.)

– обучение населения действиям, связанным со стихийными явлениями в гидросфере.

К мероприятиям, проводимым при непосредственной угрозе и в ходе проявления ОПЯ в гидросфере, относятся:

– организация наблюдения за подъёмом воды и ледовой обстановкой;

– уточнение прогноза, а с началом действия неблагоприятного фактора, произвести фактическую оценку обстановки и принять решения по защите населения;

– локализация районов от стихийного явления;

– принятие мер необходимых для обеспечения безопасности населения в районах бедствия;

– организация и проведение спасательных и аварийно-спасательных работ.

С получением прогноза о возможном проявлении какого-либо ОПЯ на его основе уточняется возможная площадь затопления, предполагаемые уровни воды, масштабы и степень вероятного ущерба для различных объектов и населения.

В то же время приводятся в готовность все виды управления, осуществляется подготовка технических средств для эвакуации, производится учёт всех плавсредств и т.д.

Подразделения механизации и личный состав спасательных формирований привлекаются к проведению инженерно-технических мероприятий. Осуществляется накопление аварийных материалов для заделывания прорывов, промоин, наращивания дамб.

На объектах экономики – мероприятия по подготовке производства к приостановке или изменению технологических процессов, вывозу материальных ценностей.

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

Опасные природные процессы гидрометеорологического характера (наводнения, ливни, снежные лавины и др.) влекут за собой человеческие жертвы и наносят значительный ущерб имуществу людей и экономике страны.

Для достижения гидрометеорологической безопасности необходимо обеспечить поддержание на современном уровне технических средств и вычислительных комплексов. Необходимо повышать эффективность управления в погодозависимых отраслях экономики, добиваться четких и слаженных действий, направленных на предотвращение опасностей для жизни и благополучия граждан.

При крупных стихийных бедствиях (СБ) за 1900–1990 гг. погибло 8 млн человек, в среднем 90 тыс. в год, в том числе от наводнений около 52 %. Страшное лето 2002 г. унесло более 1,5 тыс. жителей. Наводнения охватили Россию, Австрию, Венгрию, Германию, Словакию, Чехию, Китай, Восточную Индию, Непал и Бангладеш.

Наиболее крупные СБ от наводнений по числу жертв:

1959 г. – Китай – 2 млн человек;

1987 г. – Бангладеш – 1,6 млн человек;

1931 г. – Китай – 1,4 млн человек.

Опасность в связи с наводнениями заключается в том, что они начина­ются внезапно и охватывают огромные площади; люди не успевают к ним подготовиться. Защитные же мероприятия во время самого наводне­ния и на площади, охваченной наводнением, менее эффективны, и поэтому возникают ущерб и жертвы.

Факторы опасности:

1) высота изменения уровня вод;

2) скорость его изменения;

3) продолжительность периода подъема;

4) сопровождающие явления (ветер, оползни, размыв грунта, бурные потоки, уничтожение сельскохозяйственной продукции, скота, гибель людей и др.).

Поражающие факторы. Совместное воздействие волн, ветра, ливневых осадков вызывает затопление местности. Это сопровождается значитель­ным размывом побережья, приводит к разрушению зданий и сооружений, размыву железнодорожных и автомобильных дорог, авариям на коммунально-электрических сетях, уничтожению посевов и другой растительности, жертвам среди населения и к гибели домашних животных и природных экосистем. После спада воды проседают здания и земля, начинаются оползни и обвалы.

Современный опыт борьбы с наводнениями. В СССР борьба с наводнениями начала проводиться с 30-х годов XX в. На Волге от Дубны до Астрахани был сооружен каскад комплексных водохранилищ (Рыбинское, Горьковское, Куйбышевское, Саратовское, Волгоградское). Рыбинское водохранилище выровняло сток, и у Ярославля уровень весеннего половодья теперь не превышает 2–3 м. Водохранилища сыграли важную роль в защите Москвы от наводнений. После ввода Москворецкой системы водохранилищ на притоках Москвы-реки-Наре, Рузе, Истре – опасность высоких наводнений была практически ликвидирована.

Большое значение в экономике Украины имело создание днепровского каскада водохранилищ. Однако цена этого мероприятия оказалась высокой, так как были затоплены тысячи гектаров плодороднейших земель. В то же время появилась возможность оросить сотни тысяч гектаров засушливых земель в запорожских и херсонских степях, дать воду Крыму и снабжать крупнейшие промышленные районы страны в Кривом Роге и Донецке. Киевское водохранилище (верхнее в каскаде) снижает водность на 8–12 %. Кременчугская ГЭС снижает водность для многоводного года на 22 % и для маловодного – на 51 %. Влияние каскада, в который входят водохранилища Каховской, Днепродзержинской и Каневской ГЭС, проявилось в снижении объема половодья в многоводные годы на 20–80 % и в маловодные на 70–80 %. В водохранилищах задерживается более 25 км³ вод половодий и паводков.

На Дальнем Востоке тоже были построены водохранилища. Зейское затопило 4000 га, но дает возможность вовлечь в оборот 80 000 га плодородных земель. Водохранилище в 32 км³ на Зее, крупнейшем левом притоке Амура, избавило регион от наводнений.

С 1933 по 1983 г. пойма на Кубани затоплялась 46 раз. Земли в этом районе плодороднейшие. Построили дамбы на 900 км и защитили от наводнений 6,5 тыс. км² территории с 360 тыс. человек, однако между дамбами возникали заторы и шло переполнение и разрушение дамб. Проблему решили, создав Краснодарское водохранилище объемом 3 км³.

В Китае исторически основные методы борьбы с наводнениями сводились к строительству дамб на берегах рек, плотин на реках и обваловыванию берегов рек. Водохранилища порой охватывают весь водосборный бассейн.

В США до 70-х годов шло интенсивное строительство противопаводковых водохранилищ, а затем они переключились на применение неинженерных (неструктурных) методов. Сейчас используется 2,5 тыс. водохранилищ, при этом затоплено 2 млн га, но защищено 5,2 млн га земель. На Миссури – целый каскад (более 100) водохранилищ. В нижнем течении Миссисипи создана система инженерной защиты от наводнений, состоящая из дамб обваловывания, отводных каналов и противопаводковых накопительных резервуаров, проведены русловыпрямительные работы.

От морских нагонных наводнений стали создавать дамбы из валунов, бетонных блоков и искусственных дюн. Защищено 23 % из 1800 км восточного побережья, но при этом отчуждено много пляжей. В США одна из лучших систем защиты от наводнений.

Для защиты городов (в условиях ухудшенной инфильтрации) создаются водозаборы, иногда с комбинированной системой ливневой канализации и накопительными водохранилищами в каменных карьерах и туннелях диаметром 1–3,7 м, прорубаемых в скальном грунте на глубину 60–90 м. Затем используются насосные станции для откачки воды (Лос-Анджелес). В США земли классифицируются по повторяемости затоплений, и страхование ведется в соответствии с этой классификацией, т.е. люди, использующие эти земли, имеют юридическое правовое обеспечение. Повсеместно создаются системы предупреждения и сигнализации. Особую роль в этом играют средства радио- и телевещания.

 

Отрицательные последствия строительства водохранилищ:

– затопление и подтопление сельскохозяйственных земель;

– обрушение берегов;

– пересечение путей миграции рыб и др.

Несмотря на это, водохранилища продолжают создавать. Сейчас на территории бывшего СССР 1100 водохранилищ. С образованием водохранилищ около 6 млн га ушло под воду, примерно 1 млн га подтоплено.

Водохранилища стали явлениями планетарного масштаба и привели к изменениям природной среды. В то же время они дают возможность дополнительного орошения, обеспечивают водой население, коммунальное хозяйство и промышленность.

Вместо рек возникают водохранилища протяженностью 10–20 км и более, глубина их на равнинах достигает 20–40 м, а в предгорьях 100–300 м. Образуется дополнительная нагрузка на земную кору, в результате в зоне водохранилищ возникают землетрясения. Изменяется также ландшафт ниже водохранилищ. В результате срезки «пиков» или полного прекращения паводков уменьшаются площади весеннего затопления поймы, происходит снижение уровня грунтовых вод, проточность водохранилища и скорость пробега воды уменьшается иногда в 10 раз, поэтому речные воды трансформируются в водохранилищные водные массы, в которых образуются специфические биоценозы.

Изменение гидрологического режима оказывает большое влияние и на прилегающие территории. Большие водные массы начинают аккумулировать тепло и медленнее отдавать его – изменяются микроклимат и радиационный баланс, следовательно, температура, влажность, ветровой режим. Но это влияние наблюдается лишь в полосе 1–3 км. На прилегающих территориях уровень грунтовых вод повышается, нередко земли заболачиваются, изменяется их минерализация, почвы трансформируются.

Основная проблема равнинных водохранилищ – затопление и подтопление земель при их наполнении. В целом по СССР было затоплено 7 млн га. Изъято из оборота: пашни – 0,7 млн га (10 %), сенокосов и пастбищ – 1,8 млн га (29 %), дополнительно изъята площадь зоны переформирования берегов. Примерно 10–15 % приходится на площадь подтопления, но эти земли часто остаются в пользовании, хотя с риском и с ухудшением качества (продуктивность снижается до 50 % из-за подъема уровня грунтовых вод).

Важно отметить, что из оборота изымаются, как правило, высокопродуктивные земли, пойменные сенокосы, урожаи трав на которых в 3–5 раз выше суходольных сенокосов. Ниже водохранилищ исчезают заливные луга, высыхают нерестилища. Поэтому предусматривают специальные пуски воды в конце весны и начале лета. При создании водохранилищ на реках происходит изменение физических свойств воды, солевого состава, биогенных элементов, численности и распределения фито- и зоопланктона. Идет оседание частиц, улучшается прозрачность воды. Но иногда создание водохранилищ не вполне выгодно, например, на Припяти нужен большой объем дамб.

Кроме того, существуют отрицательные косвенные эффекты – например, сведение лесов по берегам рек и водохранилищ, при этом увеличивается максимальный сток в результате уменьшения инфильтрационной способности почв, сокращения суммарного испарения. После полного сведения леса максимальный поверхностный сток возрастает на 25–300 %.