Описание гидрологических чрезвычайных ситуаций

Природно-географическими условиями возникновения наводнений являются: выпадение осадков в виде дождя, таяние снега и льда, цунами, тайфуны, опорожнение водохранилищ. Наиболее часто наводнения бывают дождевого-речного типа. Другой тип.

— затопление побережья в результате подъёма уровня моря при шторме (наводнения нагонного типа).

Факторами опасности (ущерба) являются:

• — высота изменения уровня, влияющая на площадь заливаемой или осушающейся территории;
• — скорость изменения уровня воды;
• — продолжительность периода отклонения уровня воды от нормы;
• — для наводнений — также сопровождающие явления (ветер, температура воздуха, оползания и размывы грунта и т. п.).

Реки отличаются друг от друга различными условиями формирования стока воды. По условиям формирования стока и, следовательно, по условиям возникновения наводнений реки Российской Федерации подразделяются на четыре типа: весеннее таяние снега на равнинах (Европейская часть и Западная Сибирь); таяние горных снегов и ледников (Северный Кавказ); Выпадение интенсивных дождей (Дальний Восток и Сибирь); снеготаяние и выпадение осадков (Северо-Западный регион).

Многообразие наводнений можно свести к пяти группам по причинам возникновения и характеру проявления. На территории Российской Федерации преобладают наводнения первых двух видов:

— 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. Они встречаются на равнинных, предгорных и горных реках, в северных и южных, западных и восточных районах страны. Остальные три вида наводнений имеют локальное распространение.

По исходным причинам наводнения делятся на нагонные, ливневые (дождевые), половодья (связаны с таянием снега и ледников), зажорные и заторные, завальные и прорывные.

Половодье Запас воды в снежном покрове перед началом весеннего таяния; атмосферные осадки в период снеготаяния и половодья; осенне-зимнее увлажнение почвы к началу весеннего снеготаяния; ледяная корка на почве; интенсивность снеготаяния; сочетание волн половодья крупных притоков речного бассейна; озёрность, заболоченность и лесистость бассейна; рельеф бассейна Паводок Количество осадков, их интенсивность, продолжительность, площадь охвата, предшествующее выпадение осадков, увлажненность и водопроницаемость почвы, рельеф бассейна, величина уклонов рек, наличие и глубина мерзлоты Затор, зажор Поверхностная скорость течения воды, наличие в русле сужений, излучин, мелей, крутых поворотов, островов и других русловых препятствий, температура воздуха в период ледостава (при зажоре) или в период ледохода (при заторе), рельеф местности Нагон Скорость, направление и продолжительность ветра, совпадение по времени с приливом или отливом, уклон водной поверхности и глубина реки, расстояние от морского побережья, средняя глубина и конфигурация водоема, рельеф местности Затопления при прорывах плотин Величина перепада уровня воды в створе плотины: объем, заполненный водой в водохранилище, на момент прорыва; уклон дна водохранилища и реки; размеры прорана и время образования прорана; расстояние от плотины, рельеф местности Наводнения, проходящие по рекам, делят по высоте:

• — на низкие или небольшие (затапливаются низкие поймы);
• — средние (затапливаются высокие поймы, частично заселенные);
• — сильные или выдающиеся (частично затапливаются города, коммуникации, требуется эвакуация населения);
• — катастрофические (существенно затапливаются города, требуются крупные аварийно-спасательные работы, массовая эвакуация).

В каждом районе случаются разные типы наводнений, причем сильные и катастрофические создаются обычно совпадением двух и более факторов (например, снеготаяние плюс ливни, ливни плюс прорыв плотин и т. п.), что позволило разработать классификацию наводнений с учётом масштабов их распространения и повторяемости:

— низкие;

Наносят незначительный ущерб. Охватывают небольшие прибрежные территории. Затопляется менее 10% сельскохозяйственных угодий, расположенных в низких местах. Почти не нарушают ритма жизни населения. Повторяются раз в 5−10 лет.

— высокие;

Наносят ощутимый материальный и моральный ущерб, охватывают большие земельные участки речных долин, затапливают 10−15% сельскохозяйственных угодий. Существенно нарушают хозяйственный и бытовой уклад населения. Приводят к частичной эвакуации людей. Повторяются раз в 20−25.

— выдающиеся Наносят большой материальный ущерб, охватывая речные бассейны. Затапливают 50−70% сельскохозяйственных угодий, некоторые населенные пункты. Парализуют хозяйственную деятельность и резко нарушают бытовой уклад населения. Приводят к необходимости массовой эвакуации населения и материальных ценностей из зоны затопления и защиты важных хозяйственных объектов. Повторяются раз в 50−100.

— катастрофические Наносят огромный материальный ущерб и приводят к гибели людей, охватывая громадные территории в пределах одной или нескольких речных систем. Затапливается 70% сельскохозяйственных угодий, множество населенных пунктов, промышленных предприятий и инженерных коммуникаций. Полностью парализуется хозяйственная и производственная деятельность, временно изменяется жизненный уклад населения. Повторяются раз в 100−200.

Наводнения (не считая нагонных, которые сопровождают ураганы) занимают в мире первое место по числу создаваемых или стихийных бедствий (40% всех ЧС), второе-третье место по числу жертв, место в первой тройке по средней многолетней и по максимальной разовой величине прямого экономического ущерба.

Нагонные наводнения возникают на приморских территориях при прохождении глубоких циклонов, особенно ураганов (тайфунов). Нагон воды представляет собой подъем уровня, вызванный воздействием ветра на водную поверхность. Нагоны, приводящие к наводнениям, случаются в морских устьях крупных рек, на больших озерах и водохранилищах. Нагон возникает на наветренном берегу водоема за счет касательного напряжения на плоскости раздела вода-воздух. Вовлекаемые ветром в движение в сторону наветренного берега, поверхностные слои воды испытывают лишь сопротивление нижних слоев воды. С образованием уклона водной поверхности, под действием силы тяжести нижние слои начинают двигаться в противоположном направлении, уже испытывая гораздо большее сопротивление шероховатости дна. Из-за неравенства расходов воды, движущейся в противоположных направлениях, возникает подъем уровня у наветреннего берега водоема и спад у подветренного.

Ветровой нагон (так же, как половодье, паводок, затор, зажор) является стихийным (особо опасным) гидрологическим явлением. Главным условием возникновения нагонных наводнений является сильный и продолжительный ветер. Основной характеристикой, по которой можно судить о величине нагона, является нагонный подъем уровня воды, выражающийся в метрах.

Другими величинами, характеризующими нагон, являются глубина распространения нагонной волны, площадь затопления, продолжительность затопления. На величину нагонного уровня в морских устьях рек влияют скорость и направление ветра. Для каждой конкретной местности, подверженной нагонным наводнениям, можно определить направление ветра над водоемом, при котором нагонные явления будут максимальными.

Общим для морских устьев рек является то, что нагон может совпасть по времени с приливом или отливом; соответственно он будет либо несколько большим, либо меньшим. Нагонная волна распространяется вверх по реке тем на большее расстояние, чем меньше уклон и больше глубина реки. Продолжительность затопления составляет от нескольких часов до нескольких суток. На величину подъема нагонного уровня крупных водоемов влияют:

• — скорость, направление ветра;
• — длина разгона ветра над водоемом;
• — средняя глубина водоема по длине разгона;
• — величина и конфигурация водоема.

Чем крупнее водоем, меньше его глубина, чем ближе его конфигурация к кругу или эллипсу, тем больших размеров достигают нагоны и сгоны воды. Основными характеристиками последствий от нагонных наводнений являются практически те же характеристики, что и при паводковых наводнениях.

Нагонные наводнения обусловлены: барическим поднятием уровня моря (до 1 м, редко до 2,5 м); длинными волнами, обусловленными собственно нагоном (высота до 8−12 м); ветровыми короткими волнами. В итоге уровень воды может надолго подняться над нормальным на 4−5 м на Охотском побережье, на 6−8 м на атлантическом побережье Сев. Америки, на 8−10 м в Японии, на 12−13 м в Австралии. В областях воздействия среднеширотных циклонов высота нагонных наводнений не превышает 3−4 м. При этом гребни волн поднимаются еще выше — до 40−50 м над штилевым уровнем моря в Японии, Бангладеш и на берегах Сев. Атлантики (Массачусетс, США; Британские острова), до 30 м на о. Тайвань. Передняя волна нагона часто идет как «стена воды» высотой в несколько метров, опережая максимум скорости ветра на время до получаса. Вправо и влево от центра циклона расходятся более низкие боковые волны, достигающие берегов часто еще при безветрии. Высота нагона и гребней волн зависят от топографии прибрежной полосы. Максимальный уровень нагона держится недолго, иногда лишь 10−20 мин, затем несколько более низкий — до 10 ч. Продолжительность полного снижения уровня к норме определяется окончанием урагана и равна 1−1,5 сут., редко до 4 сут.