Учебное пособие ОПП Крепша. национальный исследовательский томский политехнический университет
 Скачать 7.22 Mb.
| Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |
Таблица Типы рек условиям возникновения наводнений
В районах умеренного климата (Европейская часть и Сибирь) наводнения происходят в среднем 1 раз в два года, в других местностях частота может убывать до 1 раз в 1000 лет. Продолжительность затопления зависит от характеристик стока: уклона реки, шероховатости русла, наличия препятствий в пойме и др. Продолжительность затопления составляет для малых рек – около 7 дней; для средних – до 15; для крупных – 80–90 дней. Условно выделяют по количеству проявлений в году два типа наводнений – однопиковое и многопиковое:
Особенно опасные наводнения наблюдаются на реках дождевого и ледникового питания. Всё многообразие наводнений по причинам возникновения и характеру проявления можно свести к 5 группам (табл. ). На территории России преобладают наводнения первых двух видов – половодье и паводок – (около 70–80 % всех случаев). Они имеют распространение на равнинных, предгорных и горных реках. Остальные три вида наводнений имеют локальное распространение. По механизму формирования поверхностного стока различают половодья и дождевые наводнения. Наводнение, характерное для равнинных рек, называют половодьем. Половодье – это ежегодно повторяющийся в один и тот же сезон значительный и довольно длительный подъем уровня воды в реке. Половодьявозникают из-за резкого увеличения притока талых и дождевых вод, загромождения русла реки льдом весной, шугой или донным льдом осенью, прорыва дамб и плотин на реке (табл. ). Наводнение, характерное для рек с максимальным сто ком, обусловленным выпадением интенсивных дождей, на зывают паводком. Паводок – интенсивный, сравнительно кратковременный подъем уровня воды (табл.). Часто наводнения связаны с интенсивными ливневыми дождями – дождевые наводнения. Они обусловлены режимом муссонных осадков. Речные наводнения делятся на следующие типы:
По масштабу проявления можно выделить 6 категорий наводнений [Шаболин]:
Таблица Виды наводнений по причине возникновения и характеру проявления
Анализ условий формирования наиболее высоких половодий на реках России и США позволили выделить основные факторы, определяющие величину максимального стока и подъёма уровней воды в реках [Природные опасности России. Гидрометеорологические опасности, 2001)]. К основным факторам формирования половодий относятся (табл..):
Затор – загромождение русла реки льдом во время ле дохода на реках, текущих с юга на север, так как южные участки реки освобождаются ото льда обычно раньше, чем северные, и начавшийся ледоход встречает на своем пути пре пятствие в виде ледостава. Затор – это скопление крупно- и мелкобитых льдин. Затор вызывает подъем уровня во ды в месте скопления льда и на некотором участке выше не го. Затор льда обычно образуется в конце зимы и в весенний период при вскрытии рек во время разрушения ледяного по крова. Максимальный заторный уровень, как правило, пре вышает уровень весеннего половодья. Период подъема – 0,5–1,5 суток, спада – до 15 суток. Зажор – скопление внутриводного льда, образующего ледяную пробку и вызывающего дополнительный подъем уровня воды. В отличие от затора зажор создается из скопле ния рыхлого ледового материала: комьев шуги, частиц внут риводного льда, обломков заберегов, небольших льдин. Зажоры возникают в предледоставный период и в течение зимы при наличии незамерзающих участков реки. Характеристиками заторов и зажоров являются: строение ледового материала, размеры, максимальный уровень и мак симальный подъем уровня воды. Зажорные массы льда однородны по своему строению (ско пление рыхлого ледового материала) и располагаются непосред ственно у кромки ледяного покрова и под ним. Здесь они имеют наибольшую толщину. Длина зажорного участка может состав лять от 3 до 5 величин ширины реки (3–20 км и более). Максимальный зажорный уровень превышает уровень во ды при ледоставе. Период подъема 0,5–3 суток, спада –10–15 суток. Нагонные наводнения (яп. – такашио) – это результат воздействия на водную поверхность штормо вых и ураганных ветров (табл.) Нагонные наводнения возникают на приморских тер риториях при прохождении циклонов, особенно ураганов (тайфунов). Нагонводы представляет собой подъем ее уровня, вызван ный воздействием ветра на водную поверхность. Нагонные наводнения обусловлены: ба рическим поднятием уровня моря (обычно до 1 м, редко до 2,5 м); длинными волнами вследствие собственно нагона. Нагоны, приводящие к наводнениям, бывают в морских устьях круп ных рек, а также на больших озерах и водохранилищах. Нагон возникает на наветренном берегу водоема за счет касательного напряжения на плоскости раздела вода–воз дух. Вовлекаемые ветром в движение в сторону наветренного берега поверхностные слои воды испытывают сопротив ление нижних слоев воды. С образованием уклона водной по верхности под действием силы тяжести нижние слои начинают двигаться в противоположном направлении, уже испытывая гораздо большее сопротивление шероховатости дна. На величину подъема нагонного уровня во ды крупных водоемов влияют:
Чем крупнее водоем, чем меньше его глубина, чем ближе его конфигурация к кругу или эллипсу, тем больших разме ров достигают нагоны и сгоны воды. Определённую роль при этом играет интенсивность и распределение по площади водосбора дождевых осадков за период времени, равный времени «добегания». Время «добегания» водосбора – это время, требуемое частице воды, выпавшей в наиболее отдалённой точке водосбора, для попадания в замыкающий створ (Стандарт СЭВ 2263–80). Важное значение при этом имеет геологическое строение и увлажнённость поверхности водосбора перед выпадением осадков. Затопле ния при прорывах плотин и завалом водоёма грунтом или льдом менее регу лярны, чем наводнения предшествующих типов. Они бывают в основном в горных районах и связаны с оползнями и обва лами (преимущественно сейсмогенными) и подвижками лед ников. Встречается также прорыв искусственных плотин. С 1910 г. такие события в мире случаются в среднем 10–15 раз в год (в том числе разрушения крупных плотин – один раз в 2–3 года). В 1987 г. в Таджикистане, например, была прорвана плотина Саргазонского водохранилища. Интерес представляет классификация факторов, влияющих на величину максимального подъёма уровня воды в соответствии с видами наводнений. Эти факторы определяют масштабы наводнения и должны быть изучены для той или иной территории региона (табл ). Таблица Факторы, влияющие на масштабы наводнения
Рассмотрим основные характеристики наводнений. Уровнем воды считается высота поверхности воды в реке (озере) над условной горизонтальной плоскостью сравнения, называемой нулем поста. Высоту этой плоскости обычно отсчитывают от уровня моря. В устьевых участках рек, впа дающих в моря, уровень воды измеряют над ординаром, т.е. над средним многолетним уровнем в данном пункте. Сумма двух величин – уровня воды на посту и отметки нуля поста – представляет собой абсолютную отметку уровня, т. е. пре вышение поверхности воды в реке над поверхностью моря. В Балтийской системе высот (используемой в стране) ис числение высот ведут от среднего уровня Финского залива у г. Кронштадта. Расходом воды называется количество воды (в м3), проте кающей через замыкающий створ реки за секунду. Графиче ская зависимость между расходом и уровнем воды называ ется кривой расходов, а график изменения расхода воды во времени – гидрографом стока. Критерием чрезвычайных гидрологических ситуаций слу жит максимальный уровень воды, с которым связаны некото рые другие важные характеристики наводнения – площадь, толщина слоя воды, продолжительность и скорость подъема уровня воды. По повторяемости, площади распространения и суммар ному среднему годовому материальному ущербу в масштабах страны наводнения занимают первое место в ряду чрезвы чайных ситуаций, а по человеческим жертвам и ущербу, при ходящемуся на единицу пораженной площади, – второе по сле землетрясений. С наводнениями связаны многочисленные человеческие жертвы и значительный экономический ущерб (вставка 13). Вставка 13 В августе 2002 г. проливные дожди привели к паводкам по всей Центральной Европе. Ущерб составил примерно 12 млрд евро. Из берегов вышли 3 крупные реки – Дунай, Влтава и Эльба. В г. Майсене на Эльбе вода доходила до второго этажа зданий. Когда во вторник 13 августа 2002 г. окончательно рассвело, вода уже оккупировала целые районы чешской столицы, затопив подвалы, проникнув в квартиры, ударив по бизнесу. К счастью, никто не погиб – пражан в отличие от менее везучих соотечественников, живущих выше по течению, заранее предупредили о грозящем бедствии. И всё же вода прибывала так быстро – до 1 м/ч., что многих застала врасплох. Более 50 тыс. человек уже покинули свои дома. Большинство было напугано, но многие с мрачным удовольствием любовались буйством стихии. Тем не менее, ближе к вечеру хлынул ливень, вода снова поднялась, и мэр отдал приказ об эвакуации жителей старинных кварталов Праги. Улицы, ещё вчера кишевшие народом, теперь исчезли под водой. Старый город удалось спасти – наспех возведённые дамбы выстояли. 17 августа. Дрезден (Германия) – пик наводнения: глубина Эльбы в черте города достигает рекордной отметки – 9,4 м. Наводнение в Центральной Европе породил второй из двух обширнейших грозовых фронтов. Но первым, всего за несколько дней до пражского бедствия, пострадали пригороды Новороссийска на черноморском побережье России. Там затопило курортную зону, утонули 58 человек. В Рудных горах на границе Германии и Чехии за 24 часа выпала 312 мм осадков – втрое больше августовской нормы. Горные ручьи превратились в ревущие потоки, которые несли огромное количество воды в крупнейшие равнинные реки региона. Бургомистр Ингольф Росберг сравнил это бедствие с бомбёжкой города в конце Второй мировой войны. Спасательные службы и добровольцы обеспечивали безопасность не только людей, но и бесценных произведений искусства саксонских курфюрстов. Несмотря на обширное затопление, жертв было сравнительно мало. В 2003 г. начали строить новую противопаводковую систему в австрийском речном порту Кремс. Разлив Дуная в апреле 2006 г. доказал эффективность новых защитных сооружений. Большую роль играет совершенствование паводкового прогнозирования, основанного на постоянном учёте осадков. В каждом районе могут происходить наводнения раз ных видов, причем сильные и катастрофические создаются обычно совпадением двух и более факторов, например, снего таяние плюс ливни, ливни плюс прорыв плотин и т. п., что по зволило разработать классификацию наводнений с учетом мас штабов их распространения, повторяемости и величине экономического ущерба (табл. ). По величине ущерба наводнения классифицируются следующим образом (табл. ). Таблица Классификация наводнений по величине экономического ущерба
8.2.2. Прогнозирование наводнений и организация мероприятий по уменьшению их последствий При прогнозировании опасности наводнения для каждой конкретной местности необходимо учитывать изменение ес тественного режима водных объектов, наличие дамб, плотин, шлюзов, каналов и гидроузлов. При прорыве водой этих препятствий может образоваться стремительная вол на (волна прорыва), создающая опасность внезапного затоп ления территории, расположенной ниже по течению. Прогнозирование и оценку масштабов чрезвычайных си туаций следует проводить с учетом требований законов, дру гих нормативно-правовых актов и методик, рекомендуемых МЧС России. Масштабы наводнений, вызываемых весенними водами – паводки, можно прогнозировать за месяц и более до их начала. При наводнениях, вызываемых заторами и зажорами льда, время на их разрушение значительно сокращается, но так как места их образования обычно известны, то можно при нять предупредительные меры задолго до начала ледохода. Нагонные наводнения, которые вызываются действием штормо вых и ураганных ветров, поэтому их время появления исчисляется с момента получения (объявления) штормового предупреждения, т. е. от нескольких часов до суток. Прогнозирование наводнений – это один из видов гидрологических прогнозов. В зависимости от времени уп реждения гидрометеорологические прогнозы разделяются на краткосрочные (менее 12–15 дней) и долгосрочные (с боль шей заблаговременностью). Краткосрочные методы прогнозирования базируются на использовании закономерностей движения воды в руслах рек и закономерностей притока (стока) воды к участкам этих ру сел, на расчетах перемещения и трансформации водного по тока по отдельным участкам реки. В результате прогнозов выдают информацию об ожидае мых максимальных расходах и уровнях воды в створах. Исходными данными при этом являются гидрографы (зави симости расходов воды от времени). Долгосрочные гидрологические прогнозы применяют, как правило, для предсказания масштабов наводнения. Методики долгосрочного прогнозирования максимальных расходов (уровней) воды в рассматриваемых пунктах за пе риод половодья базируются на зависимости между величиной расхода и стоком в половодье, которые устанавливаются для каждого пункта по материалам многолетних гидрометричес ких наблюдений. Результаты прогнозных расчетов весеннего половодья на территории страны в начале каждого года Гидрометцентр вы дает пользователям в виде карт, на которых изолиниями обозначены бассейны с различными значениями возможных максимальных превышений (или снижений) уровня воды от носительно среднего многолетнего уровня. Для каждого населенного пункта, попадающего в зону возможного наводнения, в соответствующем территориаль ном органе Госкомгидромета имеются каталоги опасных от меток уровней (расходов) воды – критических уровней во ды. Критический (опасный) уровень – это уровень воды по ближайшему гидрологическому посту, с превышением кото рого начинается затопление населенного пункта. Может быть, несколько значений критического уровня воды, характери зующих последовательность затопления населённого пункта по мере по вышения уровня воды в реке. Методика прогнозирования наводнений за ключается в следующем:
Главная задача прогнозирования заторов и зажоров – оценить максимальные возможные заторные и зажорные уровни воды. На первой стадии прогнозирования оценивается возмож ность образования затора или зажора, определяются затороопасные и зажороопасные участки в руслах рек. Определить такие участки для всех рек страны можно с помощью «Ката лога заторных и зажорных участков рек», который имеется в органах Госкомгидромета. Исходными данными для прогнозирования максималь ных заторных и зажорных уровней являются данные наблю дений гидрологических постов. Результаты прогноза выдаются в виде карт или сводок с ожидаемыми величинами максимальных заторных и за жорных уровней. Методы прогноза максимальных заторных и зажорных уровней основываются на прямой или косвенной оценке ве личины расхода воды у кромки ледяного покрова по пути ее перемещения в пределах водосборного участка реки. Сущест вуют эмпирические зависимости максимального заторного или зажорного уровней от расхода воды у кромки ледяного покро ва. Эти зависимости различны для разных физико-географичес ких условий речных бассейнов на территории России. Известно, что основная опасность затора (зажора) льда заклю чается в значительном подъеме уровня воды в реке. Полученные расчетом ожидае мые значения максимальных уровней воды в реке сравнивают с соот ветствующими величинами критических уровней. В понятие прогноза нагонных наводнений входит оценка величины подъема уровня воды, а также ориентировочное время, к которому этот подъем уровня ожидается. Прогноз нагонного наводнения периодически уточняется по мере про движения волны нагона. В соответствии с физико-географическими и климатиче скими условиями для каждого района, в котором имеют место нагонные явления, разрабатываются конкретные мето дики прогноза нагонных наводнений. Исходным материалом для разработки каждой такой методики являются результа ты анализа данных обо всех имевших место ранее в данном районе нагонных наводнениях. Особо опасные уровни воды при наводнении устанавливаются управлением Гидрометеослужбы данного региона. К негативным и поражающим факторам наводнения относятся (табл ):
Таблица Поражающие факторы наводнения
Меры защиты от наводнений подразделяются на опера тивные (срочные) и технические или инженерные (предупредительные). Инженерные методы защиты от наводнения включают заблаговре менное проектирование и строительство специальных соору жений. К ним относятся:
К инженерным методам защиты относятся также создание водохранилищ на реках, т.к. в них в период прохождения паводка и половодий аккумулируется максимальный сток. Например, в Финском заливе в г. Санк-Петербурге строится специальный комплекс из стали и бетона, который наглухо закроет акваторию, прекратив путь длинной волне к городу. Наибольший экономический эффект и надежная защи та пойменных территорий от наводнений могут быть при со четании активных методов защиты (регулирование водостока) с пассивными методами (обвалование, руслоуглубление и т. п.). Профилактическая (предупредительная) защита предполагает заблаговременную подготовку к наводнениям в той ли иной местности. Она включает подготовку специальной техники, укрепление дамб, взрывание льдов, оповещение и эвакуацию людей в соответствии с планом борьбы и защиты населения. Оперативные меры не решают в целом проблемы защиты от наводнений и должны осуществляться в комплексе с тех ническими (инженерными) мерами. В целом, на государственном уровне необходима концепция защиты от наводнения паводковых районов, гибкая программа по страхованию населения от несчастного случая, разработка долгосрочных прогнозов и ущербов от наводнения. Выбор способов защиты зависит от ряда факторов: гид равлического режима водотока, рельефа местности, ин женерно-геологических и гидрогеологических условий, наличия инженерных сооружений в русле и на пойме (плотины, дамбы, мосты, дороги, водозаборы и т. д.), распо ложения объектов строительства, подвергающихся затоплению. Основными направлениями действий органов местного самоуправления и органов ГОЧС при угрозе затопления являются:
При угрозе затопления решением руководителей местного создаются противопаводковые комиссии, председателями которых обычно назначаются первые заместители глав администраций. Они работают в режиме повышенной готовности. Противопаводковые комиссии при угрозе возникновения затопления проводят следующие мероприятия:
В период угрозы весеннего половодья и па водков на реках противопаводковые комиссии должны пре дусмотреть определение:
В подготовительный период важную роль играет анализ обстановки и прогнозирование возможного затопления насе ленных пунктов. Анализ обстановки предусматривает выявление возмож ных причин возникновения угрозы затопления населенных пунктов, среди которых могут быть половодье и паводок, а также факторы, способствующие возникновению затопле ния и подтопления. При этом выявляются возможные сценарии развития ЧС, при которых:
Выявление перечисленных вариантов ЧС, связанных с затоплением территорий, производится на ос новании:
По выявленным факторам, способствующим возникновению ЧС, а также вторичным факторам, представ ляющим угрозу населению и объектам экономики, произво дится:
Под масштабами следует понимать:
На основе анализа обстановки планируют мероприятия по предупреждению затоплений. Планирование регламентирует ся Федеральным законом «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного харак тера», нормативно-правовыми актами органов государственной власти субъектов Российской Федерации и органов местного самоуправления. При этом целесообразно различать предмет ное (целевое) и оперативное планирование. Предметное (целевое) планирование должно предусмат ривать проведение организационных, финансово-эконо мических и инженерно-технических мероприятий по предот вращению или снижению риска затоплений. Оперативное планирование предусматривает комплекс организационно-технических мероприятий по подготовке на селения, объектов экономики и территорий к чрезвычайной ситуации. Эти мероприятия должны отражаться в планах со циально-экономического развития территорий, планах раз вития отраслей экономики, объектов экономики. Типовой порядок планирования мероприятий по предупреждению ЧС, вызванных затоплениями, включает:
Разработанные планы согласовываются с заинтересован ными органами и организациями, утверждаются соответст вующими руководителями органов местного самоуправления и направляются исполнителям. Кратко рассмотрим основные мероприятия по уменьше нию последствий заторов и зажоров. Заторы ликвидировать нельзя, их можно лишь несколь ко ослабить или переместить на другое место. При борьбе с заторными наводнениями требуется регулирование стока ледового материала. Эффективные меры борьбы с заторами:
Взрывной способ целесообразно применять в период об разования затора. На широких реках подрыв ледяных полей начинают ниже затора и вдоль берегов. На узких и средних реках лед подрывают сверху вниз по течению или одновре менно по всей длине затора. При химическом способе для разрушения льда понижа ют его температуру плавления распределением соли по его поверхности. Иногда для разрушения ледяного покрова его посыпают молотым шлаком с добавкой соли с нормой расхода 1–3 т/га, рассыпая шлак полосами шириной 5–10 м в местах буду щих трещин и у берегов. При разрушении ледяных полей и самого тела затора ледо колами последние должны двигаться снизу вверх по руслу ре ки и создавать зигзагообразный канал в теле затора шириной не менее длины судна. Суда на воздушной подушке применя ются для разрушения ледяного покрова толщиной до 1 м. Самым радикальным средством борьбы с заторами яв ляется маневрирование расходом воды через плотину. Эффективность этого метода зависит от мощности затора, объема и продолжительности пропуска воды, ледовой обстановки и по годных условий.
людей при наводнениях Рекомендации по обеспечению безопасности людей при наводнениях включают действия органов местного самоуправления и органов ГОЧС до наводнения, во время и после наводнения (табл. ). Эвакуация – один из способов сохранения жизни людей. Если принимается решение об эвакуации из опасной зоны, то в первую очередь вывозят детей, детские учреждения и больницы. Для этого используются все имеющиеся плавсредства: баржи, катера, лодки, плоты, машины-амфибии. Входить в лодку, катер следует по одному, ступая на середину настила. Во время движения запрещается меняться местами, садиться на борта, толкаться (табл ). Таблица Действия населения при наводнении
После причаливания один из взрослых выхо дит на берег и держит лодку за борт до тех пор, пока все не окажутся на суше (рис.2). Рис . Спасение людей при наводнении  Жители любого населенного пункта, прежде всего, долж ны знать, находится ли населенный пункт, в котором они проживают, в зоне возможного затопления. Если находится, то необходимо знать, куда, в какие районы должна проводиться эвакуация в случае угрозы навод нения и по каким маршрутам. Эвакуация должна про водиться при получении информации об угрозе на воднения. По возможности эвакуируются и домашние животные. Перед тем как покинуть дом, необходимо выключить электричество, газ. При эвакуации необходимо взять с собой документы, ценности, наиболее нужные вещи и запас продуктов питания. Часть имущества, которую невозможно взять с собой, целесообразно предохра нить от затопления, перенести на верхние этажи, на высокие места. Во время наводнения необходимо:
После окончания наводнения перед тем, как войти в зда ние, необходимо убедиться, что оно не угрожает обва лом, осмотреть имеющиеся повреждения. При этом нельзя пользоваться открытым огнем. Следует прове рить, отключено ли электропитание, нет ли оголенной электропроводки и возможности короткого замыка ния, нет ли утечки газа из системы газоснабжения. Таким образом, к числу стихийных бедствий в гидросфере относим процессы, приводящие к гибели людей и экосистем. Согласно ГОСТ Р 22.0.06–95, к видам опасных гидрологических и гидрогеологических процессов относятся также цунами, наводнения, подтопления, эрозии, затопление, карст, суффозия, засоление, заболачивание, просадка лессовидных пород, плывуны, набухание. Нами рассмотрены распространение, генезис, факторы развития наиболее распространённые морские и континентальные опасные гидрологические процессы и защита от них – цунами и наводнения. Особое внимание уделено прогнозу и мероприятий по уменьшению последствий цунами и наводнений. Вопросы для самоконтроля 1. Основные понятия и характеристики гидрологических опасных явлений. 2. Описание гидрологических опасных явлений. 3. Классификация наводнений и их характеристика. 4. Превентивные мероприятия при угрозе затопления населенных пунк тов и территорий. 5. Действия населения при угрозе и возникновении наводнения. 6. Методы прогноза наводнений и их характеристика.  перейти в каталог файлов | Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |