Катастрофические наводнения начала XXI века. Введение

Наводнения сопутствуют человеческому обществу с древнейших времен. Но если ранее эти стихийные бедствия были чрезвычайно редкими, то за по­следние столетия, и в особенности в конце XX века, частота и размеры причи­няемого ими ущерба стремительно росли. Во второй половине XX века вырос­ло как само число наводнений природного и антропогенного характера, так и их разрушительная сила. Во всем мире, включая Россию, наблюдается тен­денция значительного роста ущербов от наводнений, вызванная нерациональ­ным ведением хозяйства в долинах рек, усилением их хозяйственного освоения и потеплением климата. Заметна связь повышения температуры с частотой и размерами наводнений. Из 142 лет метеорологических наблюдений десять самых жарких лет выпали на последнее 15-летие. А первая тройка наиболее теплых годов выглядит так: 1998, 2001, 2002.

Площадь территорий, подверженных наводнениям, превышает в настоя­щее время 3 млн км2, на них проживает 1 млрд человек. От наводнений ежегод­но гибнут тысячи людей. Ежегодные убытки от наводнений составляют десят­ки миллиардов долларов. В 2002 году в результате наводнений пострадало свыше 17 млн жителей более 80 стран. Об этом сообщили во Всемирной метео­рологической организации (ВМО), являющейся специализированным агентст­вом ООН. Как указали в ВМО, в результате наводнений в этом году погибло свыше 3 тыс. человек, а совокупный ущерб, нанесенный стихией, оценивается более чем в 30 млрд долларов. По данным Дартмутской обсерватории при Хан- новерском колледже (США), в 2002 году в мире произошло 261 значительное наводнение, из них 9 (в том числе летнее наводнение на юге России) отнесены к числу экстремальных, которые случаются один раз в столетие.

Наводнение — это обилие разбушевавшейся воды, разрушительной, все со­крушающей на своем пути. По статистике ЮНЕСКО, только от речных навод­нений за последние 20 лет погибло около 200 тысяч человек (не включая жертв наводнений, вызванных тропическими циклонами). По мнению некоторых гидрологов, эта цифра сильно занижена. Вторичный ущерб при наводнениях еще более значителен. Наводнения влекут за собой болезни и голод, множест­во экологических проблем. Убытки составляют десятки миллиардов долларов, достигая в некоторых странах 15 % валового национального продукта.

В России площадь паводкоопасных территорий составляет 400 тыс. км2. Ежегодно подвергается затоплению около 50 тыс. км2 территорий. Наводнени­ям с катастрофическими последствиями подвержена территория в 150 тыс. км2, где расположены 300 городов, десятки тысяч населенных пунктов, боль­шое количество хозяйственных объектов, более 7 млн га сельхозугодий. Сред­немноголетний ущерб от наводнений оценивается в 41,6 млрд рублей в год (в ценах 2001 года), в том числе в бассейнах рек: Волга — 9,4 млрд рублей, Амур — 6,7 млрд рублей, Обь — 4,4 млрд рублей, Терек — 3 млрд рублей, Дон — 2,6 млрд рублей, Кубань — 2,1 млрд рублей, Лена — 1,2 млрд рублей, оз. Бай­кал — 0,9 млрд рублей, прочих рек — 10,7 млрд рублей (Из проекта «Концеп­ция совершенствования и развития государственного управления использова­нием и охраной водных ресурсов и водохозяйственным комплексом РФ»).

Сейчас в наиболее «урожайные» годы наводнения на земном шаре происхо­дят с интервалом в два—три дня, поэтому сообщения о них по радио и телеви­дению можно слышать постоянно.

В конце XX — начале XXI века все большую роль в увеличении частоты и разрушительной силы наводнений стали играть антропогенные факторы. Среди них в первую очередь следует назвать сведение лесов — максимальный поверхностный сток возрастает на 250—300 % и нерациональное ведение сель­ского хозяйства — в результате снижения инфильтрационных свойств почв резко увеличивается поверхностный сток и интенсивность паводков. Значите­льный вклад в усиление интенсивности паводков и половодий внесли: продо­льная распашка склонов, переуплотнение полей при использовании тяжелой техники, переполивы в результате нарушения норм орошения. Примерно втрое увеличился средний ущерб, наносимый паводками на урбанизированных территориях в связи с ростом водонепроницаемых покрытий и застройкой. Су­щественное увеличение максимального стока связано с хозяйственным освое­нием пойм, являющихся природными регуляторами стока. Помимо сказанного следует назвать еще несколько причин, непосредственно приводящих к фор­мированию наводнений: неправильное осуществление паводкозащитных мер, ведущее к прорыву дамб обвалования, разрушение искусственных плотин, ава­рийные сработки водохранилищ и др.

Обострение проблемы наводнений в России связано также с прогрессиру­ющим старением основных фондов водного хозяйства вследствие постоянного уменьшения объемов капиталовложений в водную отрасль в течение послед­них 10 лет. Ухудшение технического состояния напорных гидротехнических сооружений резко увеличивает риск их разрушений во время паводков и поло­водий. Дополнительными факторами риска антропогенного характера являет­ся изменение характера стока на хозяйственно освоенных и подвергнутых трансформациям водосборных территориях; хозяйственное освоение паводко­опасных территорий в нижних бьефах гидроузлов и размещение там хозяйст­венных объектов и жилья; стеснение живого сечения потока рек. Все это при­водит к наводнениям с тяжелыми и катастрофическими последствиями, нанесению значительного ущерба объектам экономики, здоровью людей и к человеческим жертвам.

Краткие сведения по гидрологии суши.

На территории России находятся сотни тысяч маленьких и больших рек, озер и водохранилищ. Для регистрации их гидрологических характеристик со­здана специальная сеть гидрологических постов. Одной из обязательных, по­стоянно регистрируемой характеристикой является уровень воды в реке, озере, водохранилище — высота поверхности воды над условной горизонтальной плоскостью сравнения. Эта плоскость называется нулем графика поста и выби­рается так, чтобы она была на 0,3—0,5 м ниже самого низкого возможного уровня воды. Нуль графика поста привязан к абсолютной системе высот, при­нятой в России — балтийской системе высот, т. е. среднему многолетнему уровню Балтийского моря в районе Кронштадта.

Для каждого населенного пункта, расположенного вблизи водного объекта, устанавливаются некоторые критические значения уровня, так называемые опасные и особо опасные отметки. Опасная отметка — значение уровня воды, при превышении которого начинается затопление поймы, сельскохозяйствен­ных угодий. Особо опасная отметка — значение уровня воды, при превышении которого начинается затопление прибрежных населенных пунктов, хозяйст­венных объектов, дорог, линий связи и электропередачи и т. д.

В режиме рек обычно выделяют половодье, паводок и меженъ. Под половодь­ем принято понимать ежегодно повторяющийся в один и тот же сезон значите­льный и довольно продолжительный подъем уровня воды в реке. Как правило, половодье вызывается таянием снега на равнинах и дождевыми осадками, и происходит это весной. В горных районах выделяют весенне-летнее половодье, связанное с таянием снега и ледников в высокогорных областях и выпадением осадков. Паводок — это интенсивный, сравнительно кратковременный подъем уровня воды, вызванный дождями и ливнями, иногда таянием снега при зим­них оттепелях. Меженью называют период низкой водности рек, который уста­навливается в зимний и летне-осенний сезоны, поэтому различают зимнюю и летне-осеннюю межень.

В период половодий и паводков уровень воды в реках достигает наивысше­го значения, которое называется максимальным уровнем воды в период поло­водья (или паводка). Данные о максимальных уровнях и расходах воды за год обобщаются, поскольку они имеют наибольшую ценность при изучении на­воднений и организации борьбы с ними. Данные о максимальных уровнях воды используются при проектировании любых гидротехнических сооруже­ний, а также жилых и хозяйственных объектов, расположенных в прибрежной зоне. При этом проектирование ведется с учетом уровня воды (или расхода) определенной повторяемости.

Все реки текут в некоторых продольных углублениях, называемых долиной реки, а периодически затапливаемая часть дна долины называется поймой.

Под наводнением понимается затопление водой прилегающей к реке или озеру местности, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей. В последнее время к на­воднениям стали относить также такие затопления, при которых происхо­дят нарушения устоявшегося многолетнего экологического равновесия, изме­нения среды обитания фауны и флоры и соответственно их гибель или видоизменения.

Наводнения на реках бывают от самых различных причин. Сезонные на­воднения, половодья, характеризуются высоким и длительным подъемом уров­ня воды, выходом воды из русла на пойму. Такие наводнения повторяются ежегодно в один и тот же сезон, но могут иметь различную интенсивность и продолжительность. Такие половодья вызываются на равнинных реках уме­ренного климата снеготаянием или загромождением русел рек льдом — зато­ром; на реках, берущих начало в горах, — таянием снега и ледников; в областях муссонного климата — летними дождями. Кроме таких сезонных подъемов воды на реках бывает кратковременное и непериодическое увеличение воды — паводок. Он может вызываться продолжительными ливнями, вызванными ура­ганом, или очень быстрым таянием снега в горах, вызванным продолжитель­ной жарой и т. д. В отличие от половодий, сезонных увеличений воды в реке, паводки случаются в любое время года. Наводнения бывают и от обрушения плотин, которые удерживают воды водохранилища.

По размерам и наносимому ими суммарному ущербу принято различать не­большие, большие, выдающиеся и катастрофические наводнения.

К небольшим наводнениям относятся наводнения, повторяемость которых 1 раз в 5—8 лет. Территория поймы во время наводнения затапливается на 12—25 % слоем воды 0,6—1,15 м на срок от нескольких дней до 10—20 суток. Ширина разлива составляет от сотен метров до 1—3 км (в зависимости от типа поймы).

Большими наводнениями считаются те, которые повторяются 1 раз в 10—25 лет и сопровождаются, как правило, частичной эвакуацией населения. Пойма затапливается от 40 до 70 % от общей площади затопления слоем воды 1,5—2,5 м, а продолжительность затопления поймы колеблется от 20—40 дней до 2—3 месяцев.

Выдающиеся наводнения повторяются 1 раз в 50—100 лет, охватывают круп­ную речную систему, почти полностью парализуют хозяйственную деятель­ность и приводят к массовой эвакуации населения. Во время наводнения пой­ма затапливается на 75—90 % слоем воды (в зависимости от типа поймы) до 3—5 м, сроком от нескольких дней до 3 и более месяцев.

Катастрофические наводнения повторяются реже чем 1 раз в 100 лет, надол­го парализуют хозяйственную деятельность и сопровождаются гибелью людей. Во время такого наводнения пойма затапливается на 90—100 %, сроком от не­скольких часов до 180—240 дней, слоем воды от 3—5 до 8—10 м и более (поймы рек Лены, Подкаменной Тунгуски, Витима и др.). Интенсивность подъема уровня воды и затопления составляет 2—3 м/сутки, а при заторах льда, нагонах и цунами этот подъем может наблюдаться в течение нескольких часов. Поймы рек затапливаются на десятки и сотни километров.

Во время катастрофического наводнения в зоне затопления и разрушения оказываются сотни тысяч гектар сельхозугодий, сотни населенных пунктов, десятки городов, тысячи километров автомобильных и железных дорог, мос­тов, линий электропередачи и связи, объектов промышленности, жилых домов и пр.; надолго парализуется хозяйственная деятельность человека. Ущерб от наводнения может исчисляться сотнями миллионов долларов. Ликвидация последствий от наводнения проводится в течение ряда лет с привлечением основных ресурсов страны и международного сообщества.

В России наиболее часто наводнения происходят на юге Приморского края, в бассейне Средней и Верхней Оки, Верхнего Дона, на реках бассейнов Кубани и Терека, в бассейне Тобола, на притоках Среднего Енисея и Средней Лены. Эти районы являются чрезвычайно опасными в отношении наводнений. Разливы воды наблюдаются здесь чаще чем 1 раз в 2 года, а максимальные уровни затопления прибрежных территорий могут превышать 3,0 метра. В от­дельные годы пойма затапливается здесь более чем на 90 %.

Причины наводнений разнообразны, и каждой причине или группе причин соответствует свой тип наводнения. По типам наводнения подразделяются на две большие группы: вызываемые естественным режимом водных объектов и антропогенно-обусловленные.

К наводнениям, вызываемым естественным режимом водных объектов, относят:

• наводнения, сформированные вследствие сосредоточенного талого стока при исключительно небольшом (менее 5—10 %) участии дождевых вод;

•    наводнения, сформированные в результате снегодождевого стока (с учас­тием дождевых вод в объеме половодья до 30—40 %);

•    наводнения, возникшие вследствие загромождения живого сечения русла реки во время ледохода и вызвавшие стеснение живого сечения — затор. Особенностью этих наводнений является быстрота их формирования и трудность принятия соответствующих мер по их предотвращению, а так­же часто невозможность предсказания места формирования затора;

•    наводнения, вызванные зажорами — закупоркой живого сечения реки в период начала осеннего или зимнего ледостава массой внутриводного льда, шуги, обломков заберегов, небольших льдин;

•    нагонные наводнения, которые формируются в результате ветрового наго­на воды в устьях рек, впадающих в море, океан, крупные озера и водохра­нилища.

Антропогенными причинами наводнений могут являться:

•    стеснение живого сечения потока реки русловыми дорогами, дамбами, мо­стовыми переходами, что уменьшает пропускную способность русла и по­вышает уровень воды;

•    сезонное регулирование стока вышележащими водохранилищами, что вы­зывает нарушение естественного режима расхода воды;

•    обрушения плотин, которые удерживают воды водохранилища.