Чрезвычайные ситуации в гидросфере

Гидрологические чрезвычайные ситуации

Основные понятия и характеристики гидрологических

Опасных явлений

К опасным (стихийным) гидрологическим явлениям относятся различные быстропротекающие наводнения, сопровождающиеся высокими уровнями воды (при половодьях, паводках, заторах, зажорах, нагонах и т. д.) и медленные изменения уровня океана и бессточных озер, превышающего величины особо опасных (критических) уровней воды для конкретных населённых пунктов и хозяйственных объектов.

Под наводнением понимают значительное затопление местности водой в результате подъёма уровня воды в реке, озере, водохранилище и море и их разлива выше обычного горизонта, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения, приводит к гибели людей.

Наводнениявозникают во время половодья и паводков, т. е. при подъеме уровня водывесной от таяния снегов и осенью вследствие ливневых дождей, от скопления льда при ледоходах, уменьшающих площадь сечения реки, от интенсивноготаяния ледников и снежного покрова, расположенных высоко в горах, а также во время ветров с моря (нагонные наводнения). Кроме того, затопления могут возникать в результате образования завалов или перемычек на реках во время землетрясений, горных обвалов или селевых потоков, привоздействии гравитационных волн подводного землетрясения, а такжепри прорыве плотин. По повторяемости, площади распространения и суммарному среднему годовому материальному ущербу в масштабах страны наводнения занимают первое место в ряду стихийных бедствий, а по человеческим жертвам и ущербу, приходящемуся на единицу пораженной площади, – второе после землетрясений.

Масштабы наводнений, вызываемых весенними водами, можно прогнозировать за месяц и более до их начала. При наводнениях, вызываемых заторами и зажорами льда, время упреждения значительно сокращается, но так как места их образования обычно известны, то можно принять предупредительные меры задолго до начала ледохода.

Нагонные наводнения вызываются действием штормовых и ураганных ветров и, поэтому, для них время упреждения исчисляется с момента получения (объявления) штормового предупреждения, т. е. от нескольких часов до суток.

При наводнениях, вызываемых подводными землетрясениями (реже извержениями подводных иди островных вулканов), возникают гигантские волны – цунами. Скорость их распространения 400–800 км/ч. С приближением к берегу крутизнаих переднего фронта может достигать 15–30 м. Прогнозирование опасности цунами основывается на своевременном определении времени и места подводного землетрясения или извержения подводного вулкана. Анализ цунами Тихого океана показывает, что они достигают берегов обычно через 10–40 мин с момента возникновения.

При прогнозировании опасности наводнения для каждой конкретной местности необходимо учитывать изменение естественного режима водных путей, вызванное наличием дамб, плотин, шлюзов, каналов и гидроузлов. Кроме того, при прорыве водой препятствия может образоваться стремительная волна (волна прорыва), создающая опасность внезапного затопления территории, расположенной ниже по течению.

Наводнение, характерное для равнинных рек, называют половодьем. Половодье – это ежегодно повторяющийся в один и тот же сезон значительный и довольно длительный подъем уровня воды в реке.

Наводнение, характерное для рек с максимальным стоком, обусловленным выпадением интенсивных дождей, называют паводком. Паводок – интенсивный, сравнительно кратковременный подъем уровня воды.

Рассмотрим основные характеристики наводнений.

Уровнем воды считается высота поверхности воды в реке (озере) над условной горизонтальной плоскостью сравнения, называемой нулём поста. Высоту этой плоскости отсчитывают от уровня моря. В устьевых участках рек, впадающих в моря, уровень воды измеряется над ординаром, т. е. над средним многолетним уровнем в данном пункте. Сумма двух величин – уровня воды на посту и отметки нуля поста – представляет собой абсолютную отметку уровня, т. е. превышение поверхности воды в реке над поверхностью моря. В Балтийской системе высот исчисление высот ведется от среднего уровня Финского заливa у г. Кронштадта.

Расходом воды называется количество воды (в м³), протекающей через замыкающий створ реки за секунду. Графическая зависимость между расходом и уровнем воды, называется кривой расходов, а график изменения расхода воды во времени – гидрографом стока.

Критериемстихийных гидрологическихявлений служит максимальный уровень воды, с которым связаны некоторые другие важные характеристики наводнения – площадь, слой, продолжительность и скорость подъема уровня воды.

К факторам, обуславливающим величины максимального уровня и максимального расхода воды, для случая весеннего половодья, относятся:

- запас воды в снежном покрове перед началом весеннего таяния;

- атмосферные осадки в период снеготаяния и половодья;

- осенне-зимнее увлажнение почвы к началу весеннегоснеготаяния;

- глубина промерзания почвы к началу снеготаяния;

- ледяная корка на почве;

- интенсивность снеготаяния;

- сочетание волн половодья крупных притоковбассейна;

- озёрность, заболоченность и лесистость бассейна.

Для городов и населенных пунктов существуют понятия подтопление и затопление. При подтоплении вода проникает в подвальные помещения через канализацию (если она имеет выходы в реку), по разного рода засыпанным канавам и траншеям (в них заложены тепловые, водопроводные и иные сети) или из-за подпора грунтовых вод. В случае же затопления местность покрывается слоем воды той или иной высоты.

Наводнения также могут возникать вследствие заторов и зажорах, происходящих на реках.

Затор – загромождение русла реки льдом во время ледохода, на реках, текущих с юга на север (южные участки реки освобождаются ото льда раньше, чем северные, и начавшийся ледоход встречаетна своём пути препятствие в виде ледостава). Затор вызывает подъем уровня воды в месте скопления льда и на некотором участке выше него. Затор обычно образуется в конце зимы и в весенний период при вскрытии рек во время разрушения ледяного покрова. Затор – это скопление крупно- и мелкобитых льдин.

Зажор – скопление внутриводного льда, образующего ледяную пробку и вызывающего дополнительный подъём уровня воды. В отличие от затора зажор состоит из скопления рыхлого ледового материала: комьев шуги, частиц внутриводного льда, обломков заберегов, небольших льдин. Зажоры возникают в предледоставный период и в течениезимы приналичии незамерзающих участков реки. Характеристиками заторов и зажоров являются: строение, размеры, максимальный уровень и максимальный подъём уровня воды.

В строении затора выделяют три участка:

- замок затора – ледяной покров или перемычка из ледяных полей, заклинивших русло;

- голова затора – многослойное скопление хаотически расположенных льдин, подвергшихся интенсивному торошению, длина его превышает ширину реки в 3–5 раз;

- хвост затора – примыкающее к затору однослойное скопление льдин в зоне подпора; длина его на крупных реках может достигать нескольких десятков километров.

Зажорные массы льда однородны по своему строению (скопление рыхлого ледяного материала) и располагаются непосредственно у кромки ледяного покрова и под ним. Здесь они имеют наибольшую толщину. Длина зажорного участка может составлять от 3 до 5 величин ширины реки (3–20 км и более). Максимальный заторный уровень, как правило, превышает уровень весеннего половодья. Период подъема – 0,5–1,5 сут., спада – до 15 сут. Максимальный зажорный уровень превышает уровень воды при ледоставе. Период подъема – 0,5–3 сут., спада – 10–15 сут.

Места образования заторов льда можно разделить на постоянные и непостоянные. Первые известны хорошо, вторые – хуже. Заторы льдасвойственны крупным рекам, имеющим крупные притоки.

Зажоры льда свойственны рекам, замерзающим в начале зимы путем перемещения кромки ледостава снизу вверх против течения.

Общей, повсеместно установленной, классификации заторов и зажоров в настоящее время нет, но часто их разделяют по мощности:

- катастрофически мощные, у которых превышение максимального уровня составляет 5 м и более;

- сильные, с превышением максимального уровня 3–5м;

- средние, с превышением максимального уровня 3 м и менее;

- слабые, для которых поправки в величины наивысших уровней воды не вводятся.