ГЛАВА 6. Мониторинг и прогнозирование гидрологических явлений
Лекционный материал
Согласно ГОСТ Р 22.0.03-95 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Природные чрезвычайные ситуации: термины и определения» под опасным гидрологическим явлением понимают событие гидрологического происхождения или результат гидрологических процессов, возникающих под действием различных природных или гидродинамических факторов или их сочетаний, оказывающих поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.
Основные положения и общие требования по составу и содержанию работ по мониторингу и прогнозированию опасных гидрологических явлений и процессов устанавливаются ГОСТ Р 22.1.08-99 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование опасных гидрологических явлений и процессов».
Настоящим стандартом вводится ряд терминов, в том числе:
ледовые опасные явления на океанах, морях, озерах и реках: Ледовые образования на поверхности океанов, морей, озер, рек и на их побережьях (айсберги, ледовые поля, отдельные льдины, торосы и др.);
сильное волнение: Волнение с высотами волн: 4 м - в прибрежной зоне; 6 м - в открытом море; 8м - в океане;
высота волны: Превышение вершины волны над соседней подошвой на волновом профиле, проведенном в генеральном направлении распространения волн.
период волны: Время, за которое волна пробегает путь, равный расстоянию между соседними вершинами волнового профиля;
стандартный мониторинг природных гидрологических процессов и явлений: Система регулярных наблюдений и контроля над развитием природных гидрометеорологических явлений и процессов в окружающей природной среде и обусловливающими их формирование и развитие факторами, проводимых по единой программе, определенной нормативными документами;
учащенный мониторинг природных гидрологических процессов и явлений: понятие «Учащенный мониторинг» входит в общее понятие «Стандартный мониторинг» и употребляется в случае достижения одного или нескольких наблюдаемых параметров пороговых значений, приводящих к чрезвычайной ситуации. При достижении наблюдаемых параметров пороговых значений проводятся более частые измерения во времени.
Часть терминов заимствуется из ГОСТ 19179-73 "Гидрология суши: термины и определения": затор, зажор, катастрофический паводок, наводнение, половодье, паводок, лавина снежная, цунами:
Мониторинг опасных гидрологических явлений и процессов является составной частью системы государственного мониторинга окружающей природной среды.
Мониторинг опасных гидрологических явлений и процессов осуществляется организациями, специально уполномоченными по проведению мониторинга окружающей среды в целях своевременного выявления и прогнозирования развития негативных процессов, влияющих на качество вод и состояние водных сред, разработки и реализации мер по предотвращению опасных последствий этих процессов.
Система мониторинга и прогнозирования опасных явлений и процессов водных объектов: организационная структура, объекты мониторинга, комплекс технических средств, методы наблюдений, обработки данных, анализа ситуаций и прогнозирования, информационной системы должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 22.1.01.
Уполномоченные органы по проведению мониторинга и прогнозирования опасных явлений водных объектов осуществляют сбор, обработку, обобщение, накопление, хранение и распространение информации на местном (локальном), региональном (территориальном), федеральном уровнях.
Методы наблюдения и контроля опасных гидрологических явлений и процессов, согласно ГОСТ Р 22.1.01, должны содержать:
– описание наблюдаемых процессов, явлений и перечень наблюдаемых параметров;
– значения наблюдаемых параметров, принятых в качестве нормальных, допустимых и критических;
– режим наблюдений- непрерывный или периодический;
– точность измерений наблюдаемых параметров;
– правила (алгоритм) обработки результатов наблюдений и форму их представления.
В свою очередь, методы прогнозирования опасных гидрологических явлений должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 22.1.01 и содержать:
– описание прогнозируемых процессов, явлений;
– перечень исходных данных для прогнозирования;
– правила оценки репрезентативности исходных данных;
– алгоритм прогноза (включая оценку достоверности результатов) и требования к программному и техническому обеспечению;
– перечень выходных данных.
Общая модель и основные требования к системе мониторинга и прогнозирования опасных гидрологических явлений и процессов в сокращенном варианте представлены в таблицах 1 и 2.
Таблица 1. Общая модель и основные требования к системе мониторинга опасных гидрологических явлений и процессов
| Наименование опасных гидрологических явлений и процессов | Исходные явления, процессы и перечень их основных парамет-ров, определяющих развитие опасных гидрологических явлений и процессов | Мониторинг | ||
| Наблюдаемые и контролируемые параметры | Способы и средства наблюдений | Режим мониторинга | ||
| 2 Катастрофи-ческий паводок. Наводнение. Половодье. Паводок | Слой выпавших осадков в бассейне реки, снегозапас, мм. Расход воды, м3/с. Высота подъема уровня воды, см | Высота подъема уровня воды, см. Температура воды и воздуха, °С. Количество осадков, мм/суг, мм/ч. Расход воды, м3/с. Площадь затопления территории, км2 | Визуальные и инструментальные наблюдения с помощью технических средств по ГОСТ 19179 | Стандартный гидрологический мониторинг. Учащенный гидрологический мониторинг в период действия опасного гидрологического явления |
| 3 Снежная лавина | Толщина и состояние снежного покрова на лавиноопасных участках склонов гор, см. Сильное выпадение снега и дождя, мм/сут, мм/ч. Сейсмическая активность (балльность) | Толщина снежного покрова на склонах гор, см. Осадки, мм/сут, мм/ч. Сейсмическая активность, баллы | Визуально и с помощью технических средств по ГОСТ 18458. Авиационно-космические средства наблюдения и контроля | Стандартный гидрологический мониторинг. Учащенный гидрологический мониторинг в период повышен-ной опасности начала опасного явления (обильные осадки и сейсмические явления) |
| 6 Сель | Сильное выпадение снега, мм/сут, мм/ч. Таяние снега в селеопасных районах гор. Положительные температуры воздуха, °С | Температура воздуха, °С. Осадки: дождь, мм/сут, мм/ч; снег, мм/сут, мм/ч | Визуально и с помощью технических средств по ГОСТ Р 22.1.04-96, ГОСТ 18458. Авиационно- космические средства наблюдения и контроля | Стандартный гидрологический мониторинг. Учащенный гидрологический мониторинг в период повышения опасности начала опасного явления |
| 7 Сильное волнение | Ветер: скорость, м/с и направление, град. Высота волны, м. Период волны, м. Направление распрост-ранения волны, град. | Высота волны, м, период волны, с, Направление распрост-ранения волны, град. Ветер: скорость, м/с, направление, град. | Визуальные и инструментальные наблюдения с по-мощью технических средств по ГОСТ 18458. Авиационно-косми-ческие средства наб-людения и контроля | Стандартный гидрологический мониторинг. Учащенный гидрологический мониторинг в период действия опасного гидроло-гического явления |
Таблица 2. Общая модель и основные требования к системе прогнозирования опасных гидрологических явлений и процессов
| Наименование опасных гидрологических явлений и процессов | Исходные явления, процессы и перечень их основных парамет-ров, определяющих развитие опасных гидрологических явлений и процессов | Прогнозируемые параметры | Характер действия и проявления поражающего фактора опасного гидрологического явления, процесса |
| 2 Катастрофи-ческий паводок. Наводнение. Половодье. Паводок | Слой выпавших осадков в бассейне реки, снегозапас, мм. Расход воды, м3/с. Высота подъема уровня воды, см | Высота подъема уровня воды, см | Гидродинамичес-кое воздействие на береговые сооруже-ния, размыв берегов потоком воды. Загрязнение гидросферы, почв, грунтов. Затопление территории |
| 3 Снежная лавина | Толщина и состояние снежного покрова на лавиноопасных участках склонов гор, см. Сильное выпадение снега и дождя, мм/сут, мм/ч. Сейсмическая активность (балльность) | Толщина снежного покрова, см. Направление, град. Скорость движения лавины, км/ч, м/с | Смещение (движение) снежных масс. Удар. Давление смещенных масс снега |
| 6 Сель | Сильное выпадение снега, мм/сут, мм/ч. Таяние снега в селеопасных районах гор. Положительные температуры воздуха, °С | Сильные осадки: дождь, мм/сут, мм/ч; снег, мм/сут, мм/ч. Температура воздуха, °С | Смещение горных пород, смешанных с водой и снегом. Динамическое воздействие движущейся массы на строения на трассе своего движения |
| 7 Сильное волнение | Ветер: скорость, м/с и направление, град. Высота волны, м. Период волны, м. Направление распрост-ранения волны, град. | Ветер: скорость, м/с, направление, град. Высота волны, м. Направление распространения волны, град | Гидродинамическое воздействие на берега и береговые сооружения. Ударное воздействие на суда, платформы на морях и больших озерах |
Практические задания.
Описать процедуру мониторинга и прогноза конкретного опасного гидрологического явления (включая указание технических средств, посредством которых проводится наблюдение и контроль параметров и характеристик явления) и назвать районы, для которых следует принять экспертное решение об опасности геологического явления.
Вспомогательный методический материал и оборудование:
Полный текст ГОСТ Р 22.1.08-99 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование опасных гидрологических явлений и процессов».
Физическая карта территории Российской Федерации.
Рекомендуемая форма практического занятия:
Разбиение студенческой группы на 10 подгрупп, закрепление за каждой группой одного из опасных гидрологических явлений и дальнейшая работа по подгруппам.
Исследовательская задача.
Исследовать состояние технического обеспечения мониторинга и прогнозирования опасных гидрологических явлений, выявить проблемные места, предложить возможные технические решения.