Экстремальные гидрологические явления

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Экстремальное гидрологическое явление (наводнение или засуха) – событие гидрологического происхождения или результат гидрологических процессов, возникающих под действием различных природных или гидродинамических факторов или их сочетаний, оказывающие поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую среду (наводнения, сели, цунами и др.

К экстремальным гидрологическим явлениям относятся: опасное гидрологическое явление, затор, зажор, катастрофический паводок, наводнение, половодье, паводок, лавина снежная, цунами, а также минимальный сток с пересыханием или перемерзанием реки.

Состояние проблемы. Острота проблемы определяется исключительной опасностью возникающих наводнений и засух для народного хозяйства страны. Наводнения, пересыхания летом и перемерзания зимой, водотоков возникают неожиданно и приносят максимальные потери экономике и людям. Поэтому присутствует необходимость в прогнозных оценках наступления катастрофических наводнений и засух различного генезиса.

Произошедшие в 2009, 2010, 2012 и 2013 гг. катастрофические паводки на реках Юга и Юго-Востока Республики Казахстан, а также засухи и потери (людские и экономические), понесенные страной и регионами, показывают необходимость проведения исследований по оценке возникновения катастрофических наводнений и засух на реках страны и особенно на горных и предгорных районах.

Наводнения в Казахстане являются причинами около 30 % ЧС. В отдельные же годы наводнению подвержены огромные территории. Примером может быть 1993 год. Тогда дождевые паводки сформировались практически во всех бассейнах равнинного Казахстана – в 16 его административных областях от наводнений пострадало 669 населенных пунктов, затоплены и разрушены 7 тысяч домов, пострадали посевы, хозяйственные объекты, коммуникации. Более того, погибло 6 человек, а 12700 человек были эвакуированы. Только прямой ущерб оценивается в 500 – 600 млн. долларов [http://rus. /].

Если в мире свыше 90 % наводнений вызваны дождевыми паводками, то в Казахстане абсолютное большинство таких случаев связано с половодьем. В равнинном Казахстане это – весеннее половодье.

К территориям, подверженным наводнениям, относятся все административные области республики. От наводнений непосредственно страдают не менее 75 сельских районов и более 800 населенных пунктов с общим числом жителей свыше 5 миллионов человек. Причинами наводнений в республике являются сильные и продолжительные дожди, интенсивное таяние снежного покрова на равнинах, снега и ледников в горах, прорывы озер и водохранилищ, нагоны воды на крупных водоемах, наледи, заторы и зажоры льда на реках и др.

Высокие наводнения в Казахстане в том или ином бассейне отмечаются почти ежегодно, и их масштабы варьируют весьма существенно [, 1994]. С повторяемостью 1 раз в 50-100 лет на отдельных, а иногда на многих реках Казахстана происходят катастрофические наводнения, сопровождающиеся гибелью людей и значительными ущербами.

Наибольший ущерб приносят наводнения в бассейнах рек Жайык, Тобыл, Ертис, Сырдария, Есил, Нура, Жем, Торгай, Сарысу, Буктырма, Шу, Балкаш-Алакольском бассейне и др., а также на многочисленных притоках указанных рек. Наводнения также случаются из-за аварийных сбросов воды из водохранилищ, прорывов прудов-накопителей и др.

Особый интерес представляет статистика превышения опасных для населения и хозяйственных объектов уровней речной воды.

Более того, территория Казахстана характеризуется крайней неравномерностью распределения речного стока во времени – как в межгодовом, так и во внутригодовом разрезе (рис.1). Показатель изменчивости стока – коэффициент вариации – здесь достигает самых больших значений на континенте [, 1985]. Максимальные расходы воды некоторых рек в разные годы могут различаться в сотни и даже тысячи раз. При этом основная часть стока проходит именно в результате весеннего снеготаяния.

Рис.1. Размах максимального и минимального расходов воды р. Жайык – с. Кошим

По статистике за последние 10 лет в Казахстане зарегистрировано более 300 наводнений различного происхождения, из которых 70 % приходится на наводнения, связанные с весенним половодьем, 30 % были вызваны дождями и 10 % - другими причинами.

Примером высоких наводнений может служить затопление ряда населенных пунктов в Восточном Казахстане в 2009 году. В 2012, 2013 годы прошли зимние наводнения на юге Казахстана, во время которых погибли домашний скот и были затоплены строения,

Явления пересыхания и перемерзания рек тесно связаны с условиями формирования минимального стока. Под этими явлениями понимаются периоды отсутствия стока в руслах рек в летне-осенний или зимний сезоны вследствие истощения или промерзания подземных вод, участвующих в питании рек.

Основными факторами, определяющими явления пересыхания и перемерзания рек, являются климатические и гидрогеологические условия (рис,2).. Сроки этих явлении в значительной мере определяются географическим положением водосбора, высотой местности, размерами речного бассейна.

Наводнения на реках по высоте подъема воды, площади затопления и величине ущерба подразделяют на низкие (малые), высокие (средние), выдающиеся (большие) и катастрофические.

Реки отличаются друг от друга различными условиями формирования стока воды. По условиям формирования стока и, следовательно, по условиям возникновения наводнений реки Казахстана подразделяются на три типа (табл.1).

Таблица 1. Типы рек Казахстана

Условия формирования максимального стока воды	Районы распространения на территории РК
Весеннее таяние снега на равнинах	Северная, Центральная и Западная части
Таяние горных снегов и ледников	Южный и восточный Казахстан
Выпадение интенсивных дождей	Небольшие реки южной и восточной части

Многообразие наводнений можно свести к пяти группам по причинам возникновения и характеру проявления (табл. 2). На территории Республики Казахстан преобладают наводнения первых двух видов (70-80 % всех случаев). Они встречаются на равнинных, предгорных и горных ре­ках, в северных и южных, западных и восточных районах страны. Третий вид наводнений имеет локальное распространение.

Наводнения, проходящие по рекам, делят по высоте:

1) на низкие или небольшие (затапливаются низкие поймы);

Рисунок 2. Карты пересыхания и перемерзания рек Казахстана

2) средние (затапливаются высокие поймы, частично заселенные);

3) сильные или выдающиеся (частично затапливаются города, комму­никации, требуется эвакуация населения);

4) катастрофические (существенно затапливаются города, требуются крупные аварийно-спасательные работы, массовая эвакуация).

Таблица 2. Виды наводнений

Наводнения Виды	Причины	Характер проявления
Половодье	Весеннее таяние снега на равнинах или весенне-летнее таяние снега и дождевые осадки в горах	Повторяются периодически в один тот же сезон. Характеризуются значительным и длительным подъёмом уровней воды
Паводок	Интенсивные дожди и таяние снега при зимних оттепелях	Отсутствует чётко выраженная периодичность. Интенсивный и сравнительно кратковременный подъём уровня воды
Заторные, Зажорные (заторы, зажоры)	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. Зажорные – в начале зимы. Значительный (не менее чем при заторе) подъем уровня воды и более значительная, по сравнению с заторами, продолжительность
Нагонные наводнения (нагоны)	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
Затопления при прорыве плотин	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.)

Предлагаемые решения. Вопросы управления водными ресурсами, осуществления мероприятий в части водной безопасности должны базироваться на четких представлениях о масштабах риска от опасных гидрологических явлений.

Защитные мероприятия при наводнениях

К наводнениям каждому жителю необходимо подготовиться. Заблаговременное проведение комплекса организационных и инженерно-технических мероприятий, грамотное руководство людьми, а также соблюдение мер коллективной и индивидуальной защиты снижают материальный ущерб, уменьшают степень травматизма во время наводнений. При этом к руководителям предприятий, организаций и учреждений предъявляются высокие требования, они несут ответственность за соответствующую подготовку персонала. Меры безопасности при угрозе возникновения наводнения подразделяются на:

- до возникновения наводнения (ЧС);

- в период (во время) прохождения наводнения:

- после прохождения наводнения.

Профилактические меры защиты до наводнения

Для снижения ущерба от наводнений, необходимо осуществление планомерных заблаговременных профилактических мер защиты, т. к. большая часть наводнений (за исключением паводков, нагонов) с высокой обеспеченностью (80-85%) может быть предсказана с достаточной заблаговременностью (1-2 месяца.

В связи с этим основное внимание руководителей областных администраций, хозяйственников и всех заинтересованных организаций в предвесенний период должно быть сконцентрировано на прогностических материалах Казгидромета. В справках-консультациях, составляемых по состоянию на 1 февраля и на 1 марта, дается подробная характеристика стокоформирующих факторов (снегозапасов, осеннего увлажнения), а также прогнозы объемов, половодья, максимальных уровней, дат начала половодья. Прогнозируется размах волны половодья (подъем уровней воды в метрах над меженным) по участкам рек. Указываются бассейны рек, где возможны подтопления пониженных участков местности, а при ожидаемом высоком половодье – зоне затоплений с перечнем населенных пунктов и важных хозяйственных объектов, в них попадающих.

При внимательном изучении данной информации, ее грамотном использовании, постоянных консультациях со специалистами Казгидромета можно принять все необходимые меры по предотвращению или снижению ущерба от ожидаемого наводнения, к примеру:

1) провести работы по обвалованию населенных пунктов, хозяйственных объектов;

2) очистить от завалов мусора водопропускные сооружения;

3) привести в порядок ирригационные сооружения;

4) по мере развития половодья своевременно согласовывать графики пропуска вешних вод через крупные гидротехнические сооружения со специалистами Казгидромета;

5) вывести из предполагаемых зон затопления технику, корма, перегнать скот и т. п.

Наводнения, вызываемые паводками и нагонными явлениями, прогнозируются с малой заблаговременностью (от 1 до 3 суток) и с меньшей обеспеченностью, т. к. основаны на прогнозах погоды. Поэтому при возникновении угрозы таких наводнений должны приниматься экстренные меры по спасению людей, отар животных и защите важнейших хозяйственных объектов (нефтепромыслов, кошар, поселков).

При угрозе возникновения наводнений от заторно-зажорных явлений необходимо проводить следующие мероприятия:

- предварительное ослабление ледяного покрова путем взрывов за 10-15 дней до вскрытия реки. Наибольший эффект достигается при закладке зарядов на некоторую глубину под ледяным покровом;

- предварительное ослабление ледяного покрова при посыпании на поверхности молотым шлаком с добавлением соли. Посыпают лед за 15-25 дней до вскрытия (точнее в момент, устойчивого перехода дневной температуры воздуха через 00С) продольными полосами шириной 5-10 м в местах будущих трещин и прежде всего у берегов. Нормы расхода зачерняющего материала 1-3 т/га. Однако, эффект достигается только при солнечной погоде;

- перемещение места затора льда вниз по течению от населенных пунктов путем сбросов воды из вышерасположенных водохранилищ перед началом половодья;

- разрушение уже образовавшегося затора льда посредством артиллерийского обстрела и бомбометания.

Для смягчения ущерба от наводнений, вызванных усиленными техногенными факторами, необходимо более квалифицированно осуществлять проектно-изыскательские работы и расчеты при строительстве различных гидротехнических сооружений, мостовых переходов и т. п., поддерживать их в рабочем состоянии, своевременно осуществлять реконструкцию.

Для обеспечения безопасности экспедиционных работ необходимо соблюдать следующие требования:

- доводить до сведения руководителей экспедиций долгосрочный прогноз Казгидромета об ожидаемой водности рек;

- постоянно следить за сообщениями средств массовой информации о резких изменениях погоды и ожидающихся значительных осадках;

- строго руководствоваться действующими «Правилами по технике безопасности.

Меры защиты во время наводнения

При возникновении наводнения необходимо организовать оповещение населения и организовать аварийно-спасательные работы:

- заблаговременно эвакуировать людей и домашних животных;

- перед тем, как покинуть дом, выключить электричество и газ;

- захватить с собой документы, нужные вещи и небольшой запас продуктов питания и питьевой воды;

- часть имущества перенести на возвышенные участки местности или на верхние этажи зданий;

- переправляться только по обозначенному броду, глубиной не более 1,0 м, либо на плотах, лодках, катерах.

Действия после наводнения

Руководителям предприятий, организаций и учреждений необходимо:

- организовать четкие действия по ликвидации последствий наводнения и быстрой стабилизации обстановки;

- произвести оценку общего ущерба от наводнения и организовать его выплату населению;

- провести анализ прошедшей чрезвычайной ситуации (наводнения).

Для повышения качества и надежности рекомендаций и консультаций, выдаваемых Казгидрометом, необходимо обязать руководителей всех рангов и всех видов хозяйств, своевременно предоставить органам Казгидромета достоверную информацию о последствиях наводнений. Это позволить специалистам уточнить каталоги опасных отметок, зоны затоплений, перечень хозяйственных объектов, населенных пунктов, попадающих в эти зоны.

ЛИТЕРАТУРА

http://rus. /

Гальперин уровни воды на реках равнинного Казахстана. Алматы: КазГУ, 1994. 169 - 171 с.

, Бовыкин -временные закономерности колебаний стока рек Евразии. – Л.: Наука, 1985 – 148 с.

Бузин гидрологические явления: учебное пособие для вузов.- Санкт-Петербург: РГМУ,2008. – 227 с.

, , К вопросу создания информационного обеспечения оценки климатически обусловленных изменений повторяемости опасных и неблагоприятных гидрологических явлений на реках

, , Ферапонтов и прогнозирование экстремальных гидрологических ситуаций. – Современные проблемы науи и образования. 2012. №1.