Виды и причины наводнений

К естественным причинам наводнений относятся:

• А) Весенне-летнее таяние снегов и ледников на водосборных площадях. Такие наводнения поддаются прогнозированию по сезонам, а исходя из снегозапасов — ориентировочно также по высоте и продолжительности. Следует иметь в виду, что корреляция между снегозапасами и высотой половодья не так уж высока. При сравнительно небольших снегозапасах дружная весна может повлечь за собой большое половодье, как это было на р. Нижняя Тунгуска в 1955 г. (Нежиховский, 1988). Значение имеет также состояние подстилающих пород (промёрзшие или нет), на которых располагается снежный покров. И наоборот, при больших снегозапасах, но не промёрзших почвах и растянутой весне, когда заморозки чередуются с оттепелями, снег на водосборах в значительной мере «сгнивает», не давая стока. При наводнениях от половодий наиболее правильно воздерживаться от освоения территорий, подверженных затоплению чаще чем 1 раз в 20−50 лет; можно создавать водохранилища выше по течению от затапливаемых зон в целях срезки пиков половодья. Однако при этом следует учитывать, что уменьшаются гидравлические сопротивления, приводящие к распластыванию половодной волны*; в зонах выклинивания подпора уровень будет расти постоянно во времени из-за отложения наносов, а также периодически повышаться при заторах льда во время весеннего вскрытия реки. В отдельных случаях следует идти на отселение людей и перенос хозяйственных объектов. Иногда может быть эффективной защита соответствующих территорий дамбами либо же временное отселение людей при высоких подъёмах уровня воды (так, например, в низовьях Волги более 4-х веков существует районный центр г. Камызяк, пониженные части которого затапливаются даже средними по высоте половодьями (Раткович, Иванова, 1998); на эти периоды жители переезжают в постройки, расположенные на незатопляемых отметках). Следует заметить, что обвалование территорий требует создания дренажа — во избежание подтопления, что обусловливает необходимость в систематических ремонтных работах и затратах энергии.
• Б) Ливневые дожди. Здесь в смысле прогноза можно говорить лишь о паводкоопасном сезоне, а в порядке краткосрочного предупреждения — о календарных сроках, ориентировочно — о продолжительности и высоте ожидаемого повышения уровня. В климатических условиях России такие подъёмы уровня широко распространены в муссонах Дальнего Востока, на юго-западе европейской территории страны, па реках Черноморского побережья Кавказа и др. Следует отметить особенность кавказских рек, высокие паводки на которых могут наблюдаться в любое время года. Меры минимизации ущерба здесь в целом аналогичны тем, о которых говорилось выше. В горных селеопасных районах паводки могут сопровождаться перемещением по речным долинам продуктов водной эрозии, а также донных отложений. Но селевые потоки являются самостоятельной проблемой, которую мы сейчас не рассматриваем.
• В) Ветровые нагоны воды; проявляются на побережьях водоёмов и в низовьях рек, впадающих в эти водоёмы. По срокам они не поддаются предвидению; в ряде случаев можно говорить о сезонах, когда нагоны в целом наблюдаются чаще и имеют большую высоту. В целом же речь может идти лишь о вероятностном описании высоты и продолжительности нагонных подъёмов воды, которые могут очень сильно меняться по различным участкам побережья. Обработка опубликованных материалов по нагонам затруднена тем обстоятельством, что в справочных изданиях обычно приводятся данные по единственному за год наивысшему повышению уровня; в результате из обработки выпадают данные по высоким нагонам, которые оказались не самыми высокими в своём году. Следует отметить, что стохастика нагонов разработана не достаточно детально: уверенных представлений о типе распределения вероятностей ещё не сложилось, как и о числовых параметрах, не поддающихся выборочной оценке. На побережьях окраинных морей приходится считаться с совместным проявлением нагонных и приливных подъёмов уровня.
• Г) Заторы при весеннем вскрытии ледового покрова. Вызываются нагромождениями льда с частичным или почти полным перекрытием живого сечения потока, что влечёт за собой повышение уровня воды: на крупных реках, текущих с юга на север, высота заторных подъёмов уровня может превосходить 10 м. Продолжительность заторных наводнений может изменяться в широком диапазоне — от нескольких часов до 10−15 суток. Бомбовые удары по скоплениям льда не всегда эффективны, и часто требуется своевременное краткосрочное отселение людей из зон возможною затопления. Следует отметить одну особенность мощных заторов: при прорывах затора мощные массы «срезают» осередки, небольшие острова, подрезают берега рек.
• Д) Зажоры. В отличие от заторов образуются в начале зимы при формировании ледового покрова путём забивания подлёдного пространства шугой. Продолжительность периода формирования шуги связана со скоростью течения; горные реки иногда не замерзают всю зиму, являясь своего рода фабрикой шуги. Эффективным путём сокращения ледового материала, образующего ледовые зажоры, является создание на соответствующих участках подпорного режима для уменьшения скорости течения и образования ледостава, что прекращает формирование шуги.
• Е) Отложение наносов при выходе рек с предгорных участков на равнинные с уменьшением скорости течения и транспортирующей способности потока; русло при этом растёт, оказываясь выше окружающей местности и время от времени «сваливаясь» в сторону. Создание обваловывающих дамб для предупреждения таких свалов воды ведёт к ускорению роста русла, поскольку полоса отложений наносов остается более узкой, чем при свале вод. Река может оказываться выше окружающей местности на 8−10 м, что делает задачу сохранения дамб сложной и усугубляет последствия прорыва дамб. Таково положение на Хуанхэ и, в более лёгкой степени, на Куре, Тереке. Состав защитных мероприятий включает: облесение и террасирование водосборной площади для ослабления эрозионных процессов, питающих реку наносами, создание наносозадерживающих водохранилищ и регулирование стока, направленное на уменьшение скоростей течения и размывающего воздействия речного потока на защитные дамбы.
• Е) Колебания уровня бессточных водоёмов в результате нарушений водного баланса под влиянием изменчивости его составляющих, как это имеет место, например, на Каспийском море, где амплитуда соответствующих долговременных колебаний уровня превышает 3 м. В этой ситуации следует воздерживаться от освоения территорий, подверженных даже редким затоплениям или подтоплениям. В противном случае возникает необходимость в защитных сооружениях и отселении людей. Так произошло на Каспийском море, где в процессе длительного 40-летнего понижения уровня с отметок ~26 м абс. до ~28,5 м абс. обсохли огромные площади (около 40 тыс. км²) только на взморье; кроме того, обсушки проявились вдоль гидрографической сети речных дельт, в первую очередь — в Волжской дельте. Началось «ползучее» освоение осушаемых земель. С началом подъёма уровней в конце 70-х годов посёлки и сельскохозяйственные угодья в пределах дельты стали подтапливаться и постепенно затопляться. Разумеется, не было однозначных результатов расчёта по срокам и масштабам возможного затопления. Но не составляло секрета, что в процессе естественных колебаний уровня такой ход процесса не исключён. Правда, намечавшееся в широких масштабах развитие орошения волжскими водами ориентировало на большую вероятность снижения, а не роста уровня. Но планы орошения не были реализованы, а наступивший период повышенного речного притока к морю и пониженного испарения с его поверхности вызывали быстрый рост уровня моря с растянувшимся на много лет наводнением.

Причины наводнений многообразны, и каждой причине или группе причин соответствует свой вид наводнения. Ниже укажем четыре группы видов наводнений.

• 1. Наводнения, связанные с прохождением очень большого для данной реки расхода воды. Такие наводнения случаются в период весеннего снеготаяния, при выпадении обильных ливневых и дождевых осадков, в случае крушения плотин и при прорывах завальных озер.
• 2. Наводнения, вызванные в основном большим сопротивлением, которое водный поток встречает в реке. Это обычно происходит в начале и в конце зимы при зажорах и заторах льда.
• 3. Наводнения, обусловленные как прохождением больших расходов воды, так и значительным сопротивлением водному потоку. К нт1 относятся селевые потоки на горных реках и водно-снеговые потоки в балках, оврагах и ложбинах.
• 4. Наводнения, создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах и водохранилищах, а

Прямые причины — связаны с проведением различных гидротехнических мероприятий и разрушением плотин.

Косвенные — сведение лесов, осушение болот, промышленная и жилищная застройка, это приводит к изменению гидрологического режима рек за счёт увеличения поверхностной составляющей стока. Сокращается суммарное испарение из-за прекращения перехвата осадков лесной подстилкой и кронами деревьев. Если свести все леса, то максимальный сток может возрасти до 300%.

Происходит уменьшение инфильтрации из-за роста водонепроницаемых покрытий и застроек. Рост водоупорных покрытий на урбанизированной территории в 3 раза увеличивает паводки.

Деятельность человека, ведущая к наводнениям:

• 1. Стеснение живого сечения потока дорогами, дамбами, мостовыми переходами, что уменьшает пропускную способность русла и повышает уровень воды.
• 2. Нарушение естественного режима расходов и уровней воды

Следует подчеркнуть, что на конкретном водном объекте наводнения обычно вызываются несколькими причинами, а поэтому для определения расчётных характеристик возможного затопления следует осуществлять комплексный анализ и выполнять композицию законов распределения вероятностей, которые свойственны отдельным видам наводнений.