Наводнения. Под наводнением понимается затопление водой прилегающей к реке, озеру или водохранилищу местности, которое причиняет материальный ущерб

Под наводнением понимается затопление водой прилегающей к реке, озеру или водохранилищу местности, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей. Затопление местности без ущерба – разлив реки, озера или водохранилища.

По условиям формирования стока и, следовательно, по условиям возникновения наводнений реки Центрально-Европейской части РФ части относятся к первому типу – реки с максимальным стоком, вызываемым ежегодным сезонным (весенним) таянием снега на равнинах. Наводнение рек первого типа обычно называют половодьем – это ежегодно повторяющийся в один и тот же сезон значительный и довольно длительный подъем уровня воды в реке.

В зависимости от причин возникновения выделяют пять групп наводнений:

1 группа – наводнения, связанные, в основном, с максимальным стоком от весеннего таяния снега (половодья);

2 группа – наводнения, формируемые интенсивными дождями, иногда таянием снега при зимних оттепелях (паводки);

3 группа - наводнения, вызываемые, в основном, большим сопротивлением, которое водный поток встречает в реке (заторы и зажорыльда);

4 группа – наводнения, создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах и водохранилищах (площадь зеркала более 100 км² ), а также в морских устьях рек;

5 группа – наводнения, возникающие при прорыве или разрушениигидротехнических сооружений (ГТС) напорного фронта.

По размерам (масштабам) и по наносимому ущербу выделяют четыре категории наводнений:

низкие – наблюдаются, в основном, на равнинных реках, наносят незначительный материальный ущерб (затопляется до 10% с/х угодий в низких местах);

высокие – охватывают сравнительно большие участки речных долин и иногда существенно нарушают хозяйственный и бытовой уклад населения (затопляется до 15% с/х угодий). В густонаселенных районах возможна частичная эвакуация населения;

выдающиеся – охватывают целые речные бассейны. Они парализуют хозяйственную деятельность, наносят большой материальный ущерб, приводят к эвакуации населения и материальных ценностей (затопляется до 70% с/х угодий);

катастрофические – вызывают затопление обширных территорий в пределах одной или нескольких речных систем и приводят к значительным материальным убыткам и гибели людей (затопляется > 70% с/х угодий).

Для городов и населенных пунктов существуют понятия подтопление и затоплении..

Подтопление – повышение уровняподземных вод и увлажнение грунтов, приводящее к нарушению хозяйственной деятельности на данной территории, изменению физических и физико-химических свойств подземных вод, преобразованию почвогрунтов, видового состава, структуры и продуктивности растительного покрова, трансформации мест обитания животных.

Затопление – образование свободной поверхности воды на участке территории в результате повышения уровня водотока, водоема или подземных вод.

При подтоплении из-за неравномерной осадки грунта происходят частые разрывы канализационных и водопроводных труб, электрических, телефонных кабелей и т.д.

При затоплении местность покрывается слоем воды той или иной высоты.

Различают прямой и косвенный ущерб от наводнений, которые находятся в соотношении, примерно, 70% к 30%.

К основным характеристикам зоны наводнения относят:

численность населения, оказавшегося в зоне затопления;

количество населенных пунктов, попавших в зону затопления (города, поселки – полностью затопленные, частично затопленные, попавшие в зону подтопления и т.д.);

количество организаций (предприятий, учреждений), оказавшихся в зоне затопления;

протяженность железных и автомобильных дорог, ЛЭП, линий коммуникаций и связи, оказавшихся в зоне затопления;

количество мостов и тоннелей, затопленных, поврежденных и разрушенных в результате наводнения;

площадь сельскохозяйственных угодий, охваченных наводнением;

количество погибших сельскохозяйственных животных.

Наибольшие разрушения и людские жертвы вызывают катастрофические наводнения при авариях на гидродинамически опасных объектах.

Гидродинамически опасные объекты (ГОО) – это сооружение или естественное образование, создающее разницу уровней воды до и после него.

К ГОО относятся гидротехнические сооружения (ГТС) напорного типа и естественные плотины, особенностью которых является образование волны прорыва при разрушениях.

К гидротехническим сооружениямотносятся:

плотины, здания гидроэлектростанций, водосбросные, водоспускные и водовыпускные сооружения, туннели, каналы, насосные станции, судоходные шлюзы, судоподъемники;

сооружения, предназначенные для защиты от наводнений и разрушений берегов водохранилищ, берегов и дна русел рек;

сооружения (дамбы), ограждающие хранилища жидких отходов промышленных и сельскохозяйственных организаций;

устройства от размывов на каналах, а также другие сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов и предотвращения вредного воздействия вод и жидких отходов.

При прорыве ГОО в нем образуется проран, от размеров которого зависят объем и скорость падения воды верхнего бьефа в нижний бьеф ГОО и параметры волны прорыва – основного поражающего фактора гидродинамических аварий (табл. 2.1).

Таблица 2.1-Поражающие факторы волны прорыва, их параметры и характер разрушений

Параметры поражающего действия волны прорыва: скорость, глубина (высота), температура воды, время существования.

Высота и скорость волны прорыва зависят от гидрологических и топографических условий реки. Для равнинных районов скорость волны прорыва возможна от 3 до 25 км/ч (от 0, 8 до 7 м/с). Лесистые участки замедляют скорость и уменьшают высоту волны прорыва.

Минимальные значения параметров поражающего действия волны прорыва, при которых сохраняется поражающий эффект: статическое давление потока воды не менее 20 кПа с продолжительностью действия не менее 0, 25 часа и скоростью не менее 2 м/с.

Затопление местности при аварии на ГОО носит катастрофический характер, если волна прорыва достигает параметров:

высота волны (глубина потока) – 1, 5 м;

скорость волны (потока) – 2, 5 м/с.

Для пожилых людей и детей соответственно – 1, 0м и 0, 7м/с.

Критерии эвакуации населения по времени прихода волны прорыва:

до 1, 5ч– экстренная (безотлагательная);

до 4 ч – заблаговременная (упреждающая);

свыше 4 ч – эвакуация проводится при непосредственной угрозе затопления.

Таким образом, для оценки обстановки в зоне катастрофического затопления необходимо определить параметры волны прорыва. На основании значений параметров волны прорыва определяются масштабы потерь и разрушений и мероприятия по предупреждению и ликвидации последствий гидродинамических аварий.

Качественная характеристика причиненного ущерба затопленной территории, как правило, зависит:

от высоты подъема воды над уровнем реки, водоема, которая может колебаться от 2 до 14 метров;

от площади затопления, которая колеблется от 10 до 1000 км²;

от площади затопления населенного пункта, которая колеблется от 20 до 100 %;

от максимального расхода воды в период половодья, который в зависимости от площади водосбора колеблется от 100 до 4500 м³/с (при площади водосбора 500 км² максимальный расход воды колеблется от 100 до 400 м³/с, 1000 км² - 400 - 1500 м³/с, 10000 км² - 1500 - 4500 м³/с);

от продолжительности паводка, колеблющегося от 1 до 2 суток;

от продолжительности половодья, колеблющегося на малых реках от 1 до 3 суток, а на крупных реках - от 1 до 3 месяцев;

от скорости потока, которая при паводках изменяется от 2 до 5 м/с.

Основными параметрами воздействия паводковых волн (волн пропуска) на постоянные мостовые переходы является:

удар движущегося фронта волны;

длительное гидравлическое давление на элементы моста (опоры моста, береговые устои, пролетные строения);

размыв грунта между опорами (общий размыв) и подмыв опор (местный), разрушение регуляционных сооружений, земляных насыпей (эстакад) на подходах к мосту;

медленное затопление местности, сооружений и дорог без существенного их разрушения на подходах к мостовому переходу;

удары массивных плавучих предметов и образование стеснений потока, что вызывает дополнительный подпор с верховой стороны моста.