Способы и средства по предупреждению и снижению последствий ледовых заторов на поверхностных водотоках Российской Федерации

          Рецензенты:
          А.А. Ступина, доктор технических наук, профессор (Сибирский Федеральный Университет)

          Е.В. Домаев, кандидат педагогических наук (Сибирская пожарно-спасательная академия)



   Мельник А.А., Техтереков С.А., Батуро А.Н., Иванов Д.В., Трофимова Н.В., Антамошкина О.А., Давиденко А.Е.
   Способы и средства по предупреждению и снижению последствий ледовых заторов на поверхностных водотоках Российской Федерации: Учебное пособие -Железногорск.: ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, 2017.-56 с.




   В пособии представлена обобщенная и систематизированная информация о способах и средствах мониторинга, предупреждения и предотвращения ЧС, связанных с ледовыми заторами, а также методах реагирования на их возникновения и снижения ущерба от последствий ледовых заторов и зажоров на поверхностных водотоках Российской Федерации.
   Настоящее учебное пособие предназначено для использования в учебном процессе и практической деятельности специалистов в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций.






          ISBN 978-5-600-00416-0
          УДК 614.8

            С 739





    © ФГБОУ ВО Сибирская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России

                Содержание





Введение                                                                4
Глава 1. Общая характеристика ледовых заторов. Современное состояние, проблемы                                     7
    1.1. Анализ общей характеристики явления: хроники событий, ущерба, последствий                                                 7
    1.2. Заторы и зажоры, условия их возникновения, виды, классификация_11
    1.3. Виды прогнозов заторов и зажоров на поверхностных водотоках Российской Федерации                                      20
Глава 2. Порядок проведения превентивных мероприятий по угрозе обзазования ледовых заторов на поверхностных водотоках Российской Федерации                                               24
    2.1. Порядок функционирования системы мониторинга и прогнозирования опасных гидрологических явлений                   24
    2.2. Особенности действия территориальных органов РСЧС при угрозе затоплений                                          26
    2.3. Основные мероприятия по предупреждению заторно-зажорных явлений                                       30
    2.3.1. Использование солнечной радиации                        31
    2.3.2. Химические методы разрушения ледяного покрова           32
    2.3.3. Замедление роста льда зимой                             33
    2.3.4. Механические методы разрушения льда                     34
    2.3.5. Применение выправительных работ для предупреждения заторов                                                             37
Глава 3. Ликвидация последствий и методы оценки ущерба от наводнений, вызванных заторно-зажорными явлениями               39
    3.1. Виды спасательных работ при ликвидации наводнений, вызванных заторно-зажорными явлениями                          39
    3.2. Способы и приемы поиска пострадавших                      43
    3.3. Методы прогноза возможного ущерба от наводнений, вызванных заторно-зажорными явлениями                          46
Заключение                                                         48
Литература                                                         49
Приложение 1. Определения                                          52
Приложение 2. Обозначения и сокращения                             54

3

                Введение





   Российская Федерация по водным ресурсам и объектам речного стока занимает второе место в мире. По ее территории протекает около 3 млн. рек, ручьев и временных водотоков со среднемноголетними ресурсами речного стока 4264 км³ в год.
   Заторы и зажоры льда - неотъемлемые явления годового цикла жизни многих рек. Они представляют серьезную опасность в связи с наводнениями, которые они вызывают.
   Из всех стихийных бедствий наводнения на реках занимают первое место по суммарному среднегодовому ущербу. При этом анализ климатически обусловленных изменений частоты (повторяемости) наводнений за последнее столетие свидетельствует, что во всем мире наблюдалась тенденция роста ущерба от наводнений на реках, и за XX век в мире погибло во время наводнений около 10 млн. человек. Эта печальная статистика свойственна и для России.
   В России площадь территорий, подверженных наводнениям, составляет 400 тыс. км². Ежегодно подвергается затоплению около 50 тыс км² территорий. К паводкоопасным районам относятся Северный Кавказ, Приморский край. Сахалинская область. Амурская область, Забайкалье, Средний и Южный Урал, Нижняя Волга, Восточная Сибирь. Среднемноголетний ущерб от наводнений оценивается в 41.6 млд. рубУгод.
   Наводнения на реках могут быть вызваны прохождением весеннего, весеннелетнего половодья или летнего паводка, формирующихся за счет таяния снега или выпадения дождей, заторами и зажорами льда, характерными для сибирских рек, текущих в северном направлении, а также совокупным действием перечисленных факторов.
   Половодья и паводки относятся к стихийным гидрологическим явлениям и представляют наибольшую опасность в нашей стране из-за регулярной повторяемости и наибольшего ущерба экономике и социальной сфере. Несмотря на это, они остаются недостаточно изученными экстремальными явлениями. И хотя, в последнее время намечается пересмотр методических подходов и переход от привычного планирования расходов с ликвидации последствий стихийных бедствий на их изучение и предупреждение, тенденция «запоздалого реагирования» все еще сохраняется. По данным МЧС России [6] и МПР РФ, риску затоплений при наводнениях на реках во время высоких половодий и паводков, заторно-зажорных явлений периодически подвергается 746 городов и 35% населения.
   На большинстве рек площадью водосбора более 10 тыс. км² вероятность формирования особо опасных наводнений высока. Поэтому для многих городов и заселенных территорий России характерна повторяемость частичных затоплений раз в 8-12 лет, а в городах Барнаул, Бийск (предгорья Алтая), Орск, Уфа (предгорья Урала) частичное затопление бывает раз в 2-3 года. Особенно опасные наводнения с большими площадями затопления и продолжительным стоянием воды были в последние годы. Катастрофические наводнения, обусловленные ледовыми затора

4

ми и зажорами, характерны для рек Сибири и Севера европейской части России, особенно в местах выхода рек из гор на равнину. Иногда катастрофические наводнения при ледовых заторах бывают и в южных районах страны (например, в Краснодарском крае в 2002 г.) [7].
   Половодье на территории России начинается в феврале - марте. К концу марта - апреля половодье постепенно «поднимается» к северу и на восток, и только в начале июня оно заканчивается в самых северных широтах Европейской территории страны. В Сибири половодье может продлиться порой до середины лета, так как основное таяние снежного покрова начинается лишь в мае, а в начале лета могут пойти сильные ливни. Тогда процесс приобретает затяжной характер. В период половодий и паводков уровень воды в реках достигает наивысшего значения, которое называется максимальным уровнем воды в период половодья (или паводка).
   Изучение весеннего половодья представляет собой сложную научную проблему, охватывающую широкий круг вопросов. Зачастую половодье является результатом взаимосвязанного ряда сложных и пока недостаточно изученных физических процессов - таяния снега, впитывания талой воды в мерзлую почву, стекания воды по склонам и руслам и некоторых других. Все эти процессы протекают в условиях большого разнообразия природных и географических ландшафтов, охватывают огромные пространства и характеризуются весьма значительным изменением от года к году, а также по площади метеорологических условий периода таяния, глубины промерзания почвы, количества скопившегося снега на поверхности бассейна и т.п.
   Одним из признаков половодья является заторно-зажорные явления, которые чаще всего возникают в среднем течении рек и образуются на участках, где реки разбиваются на «рукава», снижая пропускную способность основного русла.
   Места образования заторно-зажорных явлений постоянны, поскольку их появление связано с морфометрическими характеристиками русел.
   Заторы льда - явление, характерное для большинства рек России. На европейской части страны заторы наблюдаются на 35% гидрологических постах, в Сибири и на Дальнем Востоке на 45-50%. Быстрые и значительные подъемы уровней, возникающие выше заторов, часто намного превосходят максимальные уровни весенних половодий и дождевых паводков, и создавая чрезвычайные ситуации для прибрежных территорий рек. Поэтому вопросы мониторинга и оценки риска наводнений, вызванных заторами, для снижения их негативных последствий стоят достаточно остро, особенно в связи с освоением северных территорий страны.
   На средних реках общая длина затора может быть от одного до нескольких километров. Длина зажорного участка может доходить на больших реках до 20 км. Заторы льда (например, Ленек) наиболее часто бывают на реках, текущих с юга на север. В России это Северная Двина, Печора, Енисей, Обь, Лена, Иртыш, Витим, Томь и др.
   Для выработки рациональных мер по борьбе с заторами и зажорами необходимо хорошо знать физику явления и причины, его порождающие. Современные достижения науки и техники позволяют рассматривать заторо- и зажорообразова
5

ние как физические процессы, поддающиеся регулированию. Ущерб, наносимый ими, уже сейчас может быть сведен к определенному минимуму при условии правильной организации борьбы с этими явлениями.
   Актуальность исследований заторно-зажорных наводнений и их последствий непосредственно связана с необходимостью расчета и прогноза критических уровней воды, обусловленных заторами, намного превышающими максимальные уровни весенних половодий и дождевых паводков. Важен также аспект борьбы с заторами. В России, где реки в течение большей части года покрыты льдом, проблема расчетов, оперативной оценки и смягчения последствий катастрофических ситуаций, вызванных формированием заторов в руслах рек, стоит особенно остро. В этой связи, коллективом автором подготовлено настоящее учебное пособие, содержащее обобщенную и систематизированную информацию о способах и средствах мониторинга, предупреждения и предотвращения ЧС, связанных с ледовыми заторами, а также методах реагирования на их возникновение и снижения ущерба от последствий ледовых заторов и зажоров на поверхностных водотоках Российской Федерации.

б

                Глава 1. Общая характеристика ледовых заторов. Современное состояние, проблемы





            1.1. Анализ общей характеристики явления: хроники событий, ущерба, последствий


   Образование заторов льда при вскрытии рек весной - характерное явление для многих рек, вскрытие которых происходит под влиянием волны половодья, формирующейся в верхней части речного бассейна. Заторы образуются в местах, где вскрытие реки задерживается из-за повышенной толщины и прочности ледяного покрова, а также вследствие заклинивания русла ледяными полями в местах стеснения его специфическими русловыми образованиями (островами, осередка-ми, косами и т.д.).
   Наводнения от талых вод с элементами затора льда при вскрытии рек чаще всего наблюдаются на отдельных участках рек, характеризующихся сложной конфигурацией русла (наличие островов, крутых поворотов и излучин, сужений).
   В пределах европейской части России заторные подъемы уровней, приводящие к значительным затоплениям прибрежных территорий, часто повторяются в среднем и нижнем течении рек Печора, Северная Двина и Мезень. На реках Кольского полуострова и северо-западного региона России заторы образуются главным образом в приустьевых участках рек [8].
   Протяженность заторных участков на этих реках, как правило, небольшая -от 1 до 10 км. Заторные подъемы уровней достигают 5 м. Хотя в среднем составляют 2-3 м. Повторяемость заторов на реках северо-запада находится в пределах от 20 до 40%. Вскрытие рек центральных и восточных районов европейской части России происходит при б невысоких уровнях. Заторные подъемы уровней, как правило, не превышают 2-3 м. А их повторяемость изменяется от 20 до 30 %. Реки бассейна Оби отличаются затяжным характером вскрытия, в период которого значительно снижается прочность ледяного покрова и уменьшается вероятность образования заторов на реках. Мощные заторы с повторяемостью 60-80 % и заторными подъемами уровня в 3-5 м наблюдаются, главным образом, в верховьях Оби, а так же на Иртыше и Томи. На Енисее наиболее мощные скопления льда, как правило, формируются в нижнем течении (Туруханск, Игарка и Дудинка). В результате интенсивного развития волны половодья при почти одновременном вскрытии главной реки и ее притоков наиболее благоприятные условия для формирования заторов весной наблюдаются на реке Лене. Данные наблюдений на Лене показывают, что одновременно вскрываются участки реки протяженностью 200- 300 км, а продвижение фронта вскрытия достигает скорости до 100 км/сутки. В местах формирования заторов вскрытие реки задерживается на 2-6 суток, повторяемость заторов 80-100%. Заторы часто формируются и на притоках Лены: Алдане, Витиме, Вилюе, Олекме. В частности, заторные подъемы уровня воды на р. Олекма могут достигать 10 м. На реках Восточной Сибири (Колыма, Тимптон, Яна) половодье формируется также весьма интенсивно, чему способствуют дружный характер весны и наличие многолетней

7