Методика установления степени опасности наводнений на реках

УДК 614.8

И.С. Мазур, З.И. Шигарова, А.И. Бокарев

Омский государственный технический университет, г. Омск

МЕТОДИКА УСТАНОВЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ НАВОДНЕНИЙ НА РЕКАХ

На протяжении последних десятилетий государственные органы власти и научные сообщества ряда субъектов РФ, в том числе и Омской области, периодически оценивают последствия наводнений на реках с целью разработки эффективных мер, обеспечивающих снижение или исключение материального ущерба и гибели людей. Такой подход обуславливается тем, что наводнения на реках невозможно предотвратить и непосредственная опасность для населения и территорий заключается в значительном подъеме уровня воды в реке, при котором вода выходит из берегов и затопляет освоенные прибрежные территории. Статистика свидетельствует (по данным Росгидромета РФ), что ежегодно в зоне затопления при наводнениях на реках находится огромная часть территорий РФ - около 500 тыс. км , включая и Западную Сибирь. При этом под угрозой затопления оказываются более 300 городов РФ, десятки тысяч поселков и сел с населением около 4,6 млн. человек и более 7 млн. га сельхозугодий [1, 2].

Следует отметить, что в процессе возникновения наводнений на реках нет ничего неожиданного или сверхъестественного. Они происходят и будут происходить: низкие - почти ежегодно, высокие - часто, выдающиеся - редко и катастрофические - крайне редко. Если весной происходят низкие наводнения, то их, как правило, не замечают и о них не говорят, хотя они наносят определенный социально-экономический ущерб, который значим для поселений и муниципальных районов.

В соответствии с изложенным уместно сказать, что нанесение социальноэкономического ущерба освоенным прибрежным территориям и является сущностью навод-

328

нений на реках, а обоснование и использование эффективных способов по его снижению или исключению и составляет одну из проблем в области инженерной защиты населения и территорий от затопления при наводнениях на реках. Проблема может разрешаться многими способами, но самыми эффективными из них являются: уменьшение уровня воды в реке при наводнениях за счет отвода стока вод на естественные или искусственные водохранилища, обвалование затапливаемой территории или сплошной подсыпкой до незатопляемых отметок, укрепление берегов рек бетонными плитами.

Данная проблема явно проявляется и для поселений, расположенных на прибрежных территориях бассейна реки Иртыш в пределах Омской области [3, 4].

Наличие данной проблемы и потребность в ее разрешении подтверждаются следующим.

Бурное весеннее снеготаяние в течение короткого промежутка времени

формирует значительный склонный сток талых вод в реку Иртыш и в ее крупные притоки, что приводит к повышению уровня воды в реках.

Согласно многолетним наблюдениям, при наводнениях на реке Иртыш и ее крупных притоках затапливаются пойменные земли Усть-Ишимского, Тевризского, Знаменского, Тарского районов, и в зонах затопления могут оказаться до 20 населенных пунктов Омской области с населением около 55 тыс. чел..Так, например, в конце мая 2007 года в ходе интенсивного стока талых вод в реку Иртыш на территории Усть-Ишимского муниципального района уровень воды поднялся до 776 см. В результате произошел перелив воды через дамбу в с. Усть-Ишим, что привело к затоплению 7 домов и возникновению угрозы затопления 74 домов в частном секторе.

Проводимые в ОмГТУ исследования по тематике «Инженерная защита территорий Ом-

ской области от затопления при наводнениях на реках» показывают, что разрешение проблемы предусматривает необходимость установления степени опасности наводнений на реках Омской области для освоенных прибрежных территорий.

Для решения указанной задачи рассмотрим ряд важнейших характеристик наводнений на реках, которые определяют их опасность [1, 2, 6].

Содержание самого понятия «степень опасности наводнений на реках» неразрывно связано с максимальным уровнем подъема воды в реке в период наводнения (Ьшах) и критическим уровнем воды ^крит) начала затопления территории. Так наводнения на реках представляют опасность для освоенных прибрежных территорий, если Ьшах превышает hкрит.

Сравнение Ьшах с hкрит в период наводнений на реках или на этапе прогнозирования имеет большую практическую ценность, так как:

во-первых, величина превышения Ьшах над hкрит устанавливает степень опасности (С;) наводнений на реках для прибрежных территорий, т.е. Ьшах - hкрит = Д; ^ С;, так как только при условии (Ьшах > hкрит) формируются площадь и глубина затопления, определяющие величину социально-экономического ущерба. Следует согласиться с мнением ряда исследователей, что по значению превышения Д; = Ьшах - hкрит можно устанавливать степени опасности (Д ^ С;) наводнений на реках для освоенных прибрежных территорий (табл. 1).

Во-вторых, в связи с тем, что С; зависит от достигнутого Ьшах и установленного hкрит, степень опасности наводнений на реках можно уменьшать путем снижения Ьшах или увеличения hкрит. Так, теоретические исследования и практический отечественный опыт показывают, что снижение Ьшах достигается путем отвода стока поверхностных вод в период наводнения на естественные (или искусственные) водохранилища или на заливные луга для их естественного увлажнения; увеличение hкрит достигается путем сплошной подсыпкой прибрежной территории до незатопляемых отметок или обвалованием затапливаемой прибрежной территории.

329

Таблица 1

Степени опасности наводнений на реках для освоенных прибрежных территорий [7]

Значение превышения (Д;) Ьшах над hкрит Степень опасности наводнений на реках для поселений. Содержание ущерба

1 Д; = Ьшах - hкрит < 0,3 м Незначительно опасные наводнения. Наносят незначительный материальный ущерб и не нарушают ритм жизни населения

2 Д; = Ьшах - hкрит = 0,3.. .0,7 м Мало опасные наводнения. Наносят незначительный материальный ущерб и почти не нарушают ритм жизни населения.

3 Д; = Ьшах - hкрит = 0,8.. .1,4 м Умеренно опасные наводнения. Наносят ощутимый материальный и моральный ущерб и нарушают хозяйственный и бытовой уклад населения, нередко приводят к частичной эвакуации населения.

4 Д; = Ьшах - hкрит = 1,5.2,0 м Опасное наводнения. Наносят ощутимый материальный и моральный ущерб и существенно нарушают хозяйственный и бытовой уклад населения, приводят к частичной эвакуации населения.

5 Д; = Ьшах - hкрит = 2,1.. .3,2 м Весьма опасные наводнения. Наносят значительные материальный и моральный ущерб и приводят к гибели людей, парализуют хозяйственный и бытовой уклад населения, приводят к значительной эвакуации населения.

6 Д; = Ьшах - hкрит > 3,2 м Чрезвычайные опасные наводнения. Наносят значительные материальный и моральный ущерб и приводят к гибели людей, полностью парализуется хозяйственный и бытовой уклад населения, приводят к массовой эвакуации населения.

На основе изложенного материала предоставляется возможность установления степени опасности наводнений на реке Иртыш для поселений в пределах Омской области [7, 8].

Для установления степени опасности наводнений на реке Иртыш для поселений будем использовать сведения о превышении Ишах над hкрит (табл. 3).

Превышение максимального уровня воды в реке Иртыш над критическим уровнем за период 2003-2011 гг.

Таблица 3

Река Пункт замера уровня воды «02 е( тиной § у Превышения (Д;) максимального уровни подъема воды в реке Иртыш над критическим уровнем по годам, см

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

Иртыш г. Тара 320 1107 1113 770 228 1184 556 221 449 669

р.п. Тевриз 910 1126

с. Усть-Ишим 710 666

330

Для решения данной задачи разобьем весь диапазон наблюдаемых значений на 5 интервалов. Длину частичного интервала определим по формуле (1):

И =

И = (184 - 21) / 5 = 32,6 см

В этом случае первый интервал [21... 53,6], второй - [53,6.86,2] и т.д.

Шкалы интервалов и группировка исходных статистических данных сведем в табл. 4, в результате получаем статистический ряд распределения частот.

Статистический ряд распределения частот наблюдаемых значений

Таблица 4

случайной величины Х

Интервалы наблюдаемых значений СВ Х (Ді) 21-53,6 53,6-86,2 86,2-118,8 118,8-151,4 151,4-184

Частота, ші 3 4 2 1 1

Середины интервала, хі 37,3 69,9 102,5 135,1 167,7

Анализ данных табл. 4 показывает, что с наибольшей частотой, равной ш; = 4, попадают значения превышений от 66 до 70 см в интервал от 53,6.86,2 см.

При этом частота (ш;), объем выборки (п=11) и середина интервалов (х;) позволяют найти среднюю арифметическую величину (Дср) случайной величины (Д;) по формуле (2):

5

Дср = 2

Ь=1

Расчет, выполненный по формуле (2), показывает, что Дср= 81,71 см и она попадает в интервал 53,6-86,2 см.

Полученные результаты позволяют отнести степень опасности наводнений на реке Ир-

тыш к умерено опасным. Следовательно, наводнения на реке Иртыш могут нанести большой материальный ущерб поселениям, парализовать хозяйственную и бытовую деятельность населения и привести к частичной эвакуации населения и материальных ценностей.

Итак, наводнения на реке Иртыш представляют умеренную опасность для освоенных прибрежных территорий. При этом одним из направлений снижения умеренной степени опасности наводнений на реке Иртыш является уменьшение Ишах или увеличение hкрит. Реализовать данное направление можно за счет отвода стока вод на естественные или искусственные водохранилища, что уменьшит Ишах в период наводнений; сплошной подсыпкой до незатопляемых отметок или обвалованием затапливаемой территории можно увеличить hкрит.

Библиографический список

1. Шульгин, В. Н. Инженерная защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях мирного и военного времени : учебник для вузов / В. Н. Шульгин, под ред. В. А. Пуч-

331

кова. - М. : Академический Проект ; Екатеринбург : Деловая книга, 2010. - 684 с. - (Фундаментальный учебник).

2. Тенденция роста катастрофических наводнений на территории Российской Федерации / Г. М. Нигметов [и др.] // Технология гражданской безопасности. - 2003. - № 1-2. -С. 37-44.

3. Сведения об уровнях подъема воды в реках Омской области за 2003.2011 гг. / ГУ «Омский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды с региональными функциями», 2003-2011 гг.

4. Пояснительная записка к плану действий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, обусловленных весенним половодьем на территории Омской области / ГУ МЧС России по Омской области, 2003-2011 гг.

5. Сведения о финансировании мероприятий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, обусловленных весенним половодьем на территории Омской области, согласно требований директивы начальника Сибирского РЦ по делам ГОЧС и ЛПСБ. ГУ МЧС России по Омской области, 2003-2011 гг.

6. Зонирование территории Российской Федерации по величине риска от наводнений / Г. М. Нитгметов [и др.] // Технология гражданской безопасности - 2003. - № 1-2. - С. 30-35.

7. Герасимович, А. И. Математическая статистика / А. И. Герасимович, Я. И. Матвеева. - Мн. : Высшая школа,1978. - 200 с.

8. СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита территории от затопления и подтопления. М.,

1985