Моделирование состояний риска и чрезвычайных ситуаций на водных объектах

Человек издавна селился на берегах рек, близ воды - источника жизни и постоянно был вынужден испытывать коварство водной стихии. Речные наводнения по разрушительной силе и катастрофическим последствиям конкурируют с землетрясениями - другим мощным природным стихийным бедствием (Гинко, 1977).

Материальный ущерб от паводков и наводнений превышает убытки, приносимые засухами, пожарами, землетрясениями и оползнями. За период с 2000 по 2010 гг. прямой ущерб от наводнений составил 1127 млрд, долларов США, а в крупных наводнениях погибло 62 тыс. человек.

В июне 2002 г. северный склон Большого Кавказа пострадал от небывалого по масштабам и силе регионального паводка. Сильные наводнения произошли в 2010 г. в Краснодарском крае на р. Туапсе, а в 2012 г. - на р. Адагум.

Как предусмотреть подобные катастрофические явления в будущем и выделить территории, где возможно их проявление? Для этого наиболее перспективен метод моделирования. Во второй половине XX века широкое распространение во многих науках получило моделирование. В нашей стране пионерные работы в этой сфере принадлежат Н.Н. Моисееву (1974), который был инициатором широкого использования моделей в науке, технике и социальной сфере.

Моделирование паводков - частный случай оценки риска поражения инженерного или жилого сооружения при проявлении опасных гидрологических процессов. В свете приведенных выше данных эта задача актуальна для речных бассейнов Северного Кавказа, причем как горных, так и предгорных и равнинных. Причиной паводков, как известно, являются обильные атмосферные осадки типа ливней.

Возникновению ливней на северном макросклоне Кавказа способствует преобладание движения влажных масс воздуха в южном направлении. Встречая на своем пути хребты субширотного и северо- западного простирания, влажный воздух поднимается по склонам вверх, что и приводит к образованию дождевых облаков. Поскольку ливни отличаются большой интенсивностью и скоротечностью, паводки относятся к категории быстро формирующихся. В настоящее время известны лишь единичные примеры моделирования таких паводков. К их числу относится опыт моделирования, выполненный Я.В. Волосу- хиным (2013) для участка долины Подкумка от пос. Учкекен до г. Ессентуки.

Этот фрагмент долины был выбран не случайно - именно здесь были зафиксированы наиболее интенсивные разрушения во время паводка 2002 г. (рис. 2.87). Всего ущерб от паводка в долине Подкумка составил около 2,0 млрд, рублей (разрушено 2977 домов, 59 мостов, пострадало около 45 тыс. человек).

Моделирование должно опираться на детальную картографическую основу (масштаба 1: 25000 и крупнее). На карте масштаба 1:10000 были оконтурены участки высокой поймы, первой надпойменной террасы, а также фрагменты вогнутых берегов. Во время паводка 2002 г. эти участки затапливались, а возведенные на них инженерные сооружения, дома и хозяйственные постройки были разрушены. При обследовании оказалось, что уходившие под воду участки снова начали осваиваться, хотя прошло всего 10 лет после разрушительного наводнения.

Разрушения на берегах р. Эшкакон во время паводка 2002 г. в 1,5 км ниже плотины водохранилища. Фото 2006 г

Рис. 2.87 Разрушения на берегах р. Эшкакон во время паводка 2002 г. в 1,5 км ниже плотины водохранилища. Фото 2006 г.

В пределах долины Подкумка и его притоков в 2012 г. было выполнено тахеометрическое профилирование с использованием GPS. Затем из ряда программ была выбрана программа MIKE11, разработанная Датским гидравлическим институтом. Исходной информацией для расчетов послужили: карта, поперечные профили, данные о шероховатости русла и поймы, данные о расходах и уровнях воды в постах измерений. В итоге была составлена трехмерная модель фрагмента долины Подкумка (рис. 2.88), показывающая прохождение волны прорыва в разных сечениях.

Трехмерный макет фрагмента долины р. Подкумок для математического моделирования прохождения паводка (Волосухин, 2013, с. 355)

Рис. 2.88 Трехмерный макет фрагмента долины р. Подкумок для математического моделирования прохождения паводка (Волосухин, 2013, с. 355).

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >