Роль гидрологии

В проблеме борьбы с наводнениями гидро­логии принадлежит исключительно важная роль, поскольку пер­вопричиной их в большинстве случаев оказываются гидрологи­ческие явления, которые она изучает.

При разработке мероприятий по активной борьбе с наводне­ниями задача гидрологов состоит в обеспечении их исходными гидрологическими характеристиками, позволяющими определять параметры защитных гидротехнических сооружений.

Гидрологам при проектировании противопаводочных водо­хранилищ приходится решать ряд сложных научных и инже­нерных задач. Например, для определения их полезной емкости, размеров водопропускных отверстий, порядка наполнения и сра-ботки необходимо знать ход притока воды в течение всего периода прохождения катастрофического паводка или половодья. При этом во многих случаях возникает такое положение, что на данной реке, в пределах срока проводимых на ней гидро­логических наблюдений, эти явления не были зарегистрированы. Между тем изучение речного бассейна и факторов, способствую­щих формированию в реке наводнений, показывает, что при определенной гидрометеорологической и синоптической ситуации на ней может возникнуть катастрофическое наводнение весьма редкой повторяемости. Ориентируясь на такое не наблюдавшееся, но возможное наводнение, надо определять полезную емкость водохранилища и размеры водосбросных отверстий плотины и вместе с тем гарантировать их безопасность на достаточно дли­тельный период. (В понятие безопасности включается не только безопасность самой плотины, но и людей, а также материальных ценностей, которые могут пострадать в результате ее аварии.)

При определении размеров водосбросных отверстий плотин проектировщик лишен возможности принимать за расчетный максимальный расход воды, фактически наблюдавшийся на дан­ной реке. У него никогда нет полной уверенности, особенно при коротких рядах гидрологических наблюдений, в том, что именно этот расход является наибольшим и не может быть превышен. Гидрологический расчет позволяет установить лишь ожидаемый максимальный расход определенной обеспеченности (повторяемости). Величину расчетной обеспеченности обычно при­нимают на основании норм проектирования.

Знание особенностей формирования катастрофических поло­водий и паводков, их длительности, максимальных расходов воды, проходящих при этом в реке, и соответствующих им уров­ней необходимо при разработке технических мероприятий для увеличения пропускной способности речного русла, при сплош­ном его обваловании, при расчете высоты дамб и расстояния между ними. Ответ на вопросы, возникающие при решении по­добных задач, также дают соответствующие инженерные гидро­логические расчеты.

Для уменьшения ущерба от наводнений у объектов, не имею­щих защитных сооружений, решающая роль принадлежит гидро­логическому прогнозу, задача которого — предсказать размеры ожидаемых затоплений, величину максимального уровня, время начала подъема уровня воды в реке, скорость его подъема.

Гидро­логический прогноз катастрофического половодья или паводка является основанием для всей организационно-технической дея­тельности местных, районных и областных противопаводочных комиссий. Все гидрологические прогнозы, выпускаемые в СССР органами Гидрометслужбы, делят на водные и ледовые.

Задача водных прогнозов в борьбе с речными наводнениями изложена выше. Назначение ледовых прогнозов — предвычисление времени появления льда на водных объектах и их замер­зания, толщины льда, сроков вскрытия и освобождения ото льда, заторных и зажорных явлений.

По признаку заблаговременности выпуска гидрологических прогнозов их делят на долгосрочные и краткосрочные. К долго­срочным относят прогнозы, выпускаемые с заблаговременностью в 30, 60 и более суток, к краткосрочным — все прогнозы мень­шей заблаговременности, выпускаемые за 5—10 дней до наступ­ления прогнозируемого явления.

Период половодья на реках является особенно ответственным для гидрологов Гидрометслужбы. В это время они внимательно и непрерывно следят за ходом и интенсивностью снеготаяния, повышением уровня воды в реках, характером ледохода, с тем чтобы при возникновении на реке угрожающего положения не­медленно уведомить о нем заинтересованные организации и опе­ративно отвечать на все запросы последних. Для получения опе­ративной информации о перечисленных гидрологических явле­ниях гидрологи, помимо наблюдательной гидрометрической сети, насчитывающей около 7000 пунктов наблюдений, широко исполь­зуют данные гидрологической авиаразведки и соответствующую информацию с метеорологических спутников. На основании этих сведений гидрологи определяют количество оставшегося в речном бассейне снега, устанавливают размеры затоплений, скорость роста последних, место и мощность ледовых заторов и т. п.

Достаточно заблаговременные гидрологические прогнозы по­зволяют своевременно эвакуировать население и материальные ценности, организовать защиту от затоплений отдельных объек­тов посредством оперативного обвалования и, тем самым, зна­чительно снижают ущерб от наводнений.

Проблема заблаговременного предвидения половодий, павод­ков, ледохода и других гидрологических явлений давно привле­кала ученых. Однако только в самое недавнее время, с тех пор как гидрология из описательной науки стала превращаться в науку, изучающую и открывающую законы жизни рек и спо­собную математически описывать и численно выражать гидро­логические явления, появилась возможность их предвычисления (научного предвидения), то есть составления гидрологических прогнозов.

Прогнозирование гидрологических явлений усложняется тем, что для многолетних колебаний речного стока характерна смена циклов многоводных и маловодных лет, не имеющих строго активности и связанных с ней климатических процессов и про­цессов циркуляции атмосферы. Продолжительность циклов раз­личной водности составляет по времени от 2 до 8, реже до 20 лет. В разных районах нашей страны за одни и те же периоды наблюдается противоположный характер циклических колеба­ний стока. Например, маловодному циклу 1935—1950 гг. в бас­сейне Волги соответствовал период повышенной водности в бас­сейне Оби. Очень большую амплитуду колебаний имеют значения максимальных расходов воды в реках в годы различной вод­ности, особенно в районах южных широт и вечной мерзлоты.

Гидрологические расчеты и прогнозы усложняются вековыми колебаниями климата и связанными с ними колебаниями увлаж­ненности материков, а также наблюдаемыми в настоящее время изменениями климата под влиянием антропогенных факторов и других причин. Проследить вековые изменения климата важно, так как, зная эти изменения, можно подробнее разобраться в таких связанных с ними явлениях, как катастрофические на­воднения, засухи, наступление ледников и др.

Вследствие сложности гидрологических явлений и больших трудностей, возникающих при организации и постановке точных и детальных измерений гидрометеорологических элементов на обширных территориях речных водосборов, гидрологи не распо­лагают возможностями выполнять гидрологические расчеты с большой точностью.

Роль метеорологии. Гидрологический прогноз в значительной степени базируется на прогнозе погоды, ибо погода во многом определяет ход и интенсивность гидрологических явлений и про­цессов, вызывающих наводнения. От нее зависят величина осад­ков и их интенсивность, скорость таяния снега и ледников в речных бассейнах, ледовая обстановка на реках, потери поверх­ностного стока на инфильтрацию в почву и т. д. Для решения проблемы долгосрочного прогноза погоды необходимо прежде всего всестороннее и глубокое изучение закономерностей взаимо­действия океана и атмосферы и механизма воздействия солнеч­ного излучения на процессы, происходящие в атмосфере. Наши ученые ведут исследования по этим направлениям как самостоя­тельно, так и совместно с зарубежными учеными, в рамках международного сотрудничества. Наша страна является одним из инициаторов создания и участником Всемирной службы по­годы (ВСП). ВСП открывает большие возможности для повыше­ния точности и заблаговременности прогнозов погоды. В СССР в настоящее время работает созданный на базе Центрального института прогнозов Гидрометцентр в Москве, являющийся одним из трех мировых центров погоды в системе ВСП. На территории нашей страны, кроме .того, функционируют три региональных гидрометцентра — в Новосибирске, Ташкенте, Хабаровске, десят­ки территориальных (республиканских или межобластных) бюро погоды, гидрометеорологических обсерваторий на водохранили­щах   и  в  крупных  портах,   областных   гидрометбюро,  авиа­метеостанций в аэропортах, сеть метеорологических станций, ведущих непрерывные наблюдения за погодой в определенные часы суток. Одновременно наблюдения за погодой, синоптической обстановкой и циркуляцией атмосферы в глобальных масшта­бах для целей прогноза погоды ведут советские метеорологиче­ские спутники, по нескольку раз в сутки обозревающие нашу страну и планету, корабли погоды. Для этой цели созданы и уже на протяжении многих лет работают советские арктические и антарктические станции.

Для разгадок тайн погоды проводятся специальные экспе­рименты в глобальных масштабах по программам ПИГАП (Про­граммы исследования глобальных атмосферных процессов). Сре­ди них особое внимание уделяется Полярному эксперименту, поскольку полярные льды, будучи продуктом взаимодействия атмосферы и океана, в значительной мере регулируют обмен теплом и влагой между океаном и атмосферой.

С развитием науки о погоде и появлением таких техниче­ских средств, как метеорологические спутники, резко возрос объем получаемой информации. Возникшую диспропорцию между ко­личеством полезной информации и возможностями ее использо­вания можно преодолеть только созданием автоматических си­стем сбора и обработки информации. Создание такой системы у нас в стране началось. Когда оно будет завершено, террито­рию Советского Союза покроет сеть автоматических метеороло­гических станций и обсерваторий. В космосе будут находиться и круглосуточно „осматривать" поверхность земного шара не­сколько искусственных спутников. В крупных республиканских и областных центрах станут работать автоматизированные регио­нальные и территориальные центры, оснащенные современными быстродействующими ЭВМ. Все станции, обсерватории и центры будут связаны между собой скоростными линиями связи, рабо­тающими в 10—20 раз быстрее современного телеграфа.

Тысячи автоматических станций и постов, в том числе гидро­логических, сотни метеорологических локаторов и пунктов радио­зондирования атмосферы, электронные вычислительные машины и искусственные спутники Земли будут работать, как один жи­вой организм, по единому расписанию. Это — завтра службы погоды нашей страны. С созданием этой системы появится воз­можность достаточно точно и достаточно заблаговременно пред­сказывать явления погоды, а следовательно, и гидрологические явления. Существенно повысится и точность гидрологических расчетов, что безусловно облегчит и значительно удешевит борьбу с речными наводнениями.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 48 | 0,210 сек. | 12.51 МБ