Моделирование штормовых наводнений в устьевых областях балтийских рек

МОДЕЛИРОВАНИЕ 
МОДЕЛИРОВАНИЕ 

ШТОРМОВЫХ НАВОДНЕНИЙ 
ШТОРМОВЫХ НАВОДНЕНИЙ 

В УСТЬЕВЫХ ОБЛАСТЯХ 
В УСТЬЕВЫХ ОБЛАСТЯХ 

БАЛТИЙСКИХ РЕК
БАЛТИЙСКИХ РЕК

Î.Å. ËÞÁÈÌÎÂÀ
Î.Å. ËÞÁÈÌÎÂÀ

Á.È. ÊÎ×ÓÐÎÂ
Á.È. ÊÎ×ÓÐÎÂ

Москва
ИНФРА-М
2023

МОНОГРАФИЯ

УДК 551(075.4)
ББК 26.22
 
Л93

Любимова О.Е. 
Л93 
 
Моделирование штормовых наводнений в устьевых областях бал-
тийских рек : монография / О.Е. Любимова, Б.И. Кочуров. — Москва : 
ИНФРА-М, 2023. — 185 с. — (Научная мысль). — DOI 10.12737/22030.

ISBN 978-5-16-018617-7 (print)
ISBN 978-5-16-105148-1 (online)
В книге изложен геосистемно-ситуационный подход к оценке риска 
негативных геоэкологических последствий штормовых наводнений. Впер-
вые предложен и реализован сопряженный метод оценки риска наводне-
ний в устье р. Преголи Калининградской области с применением карто-
графического, эмпирико-статистического моделирования и экспертных 
оценок. Динамика развития наводнений и степень их геоэкологической 
опасности для г. Калининграда отображена цифровыми картографически-
ми моделями. Разработана многофакторная (матричная) классификация 
источников и факторов геоэкологического риска штормовых наводнений 
в устьевой области речной геосистемы. Выполнено зонирование устьевой 
области р. Преголи по совокупности природных, антропогенных и техно-
генных факторов. Предложена система приоритетных мер по защите при-
родных и техногенных комплексов (техногеосистем) от наводнений.
Издание снабжено кратким глоссарием, содержащим основные терми-
ны и их определения.  
Книга предназначена  для студентов, аспирантов и может быть ис-
пользована при изучении дисциплин: «Экология и природопользование», 
«Геоэкология», «География природного риска» и др. Адресована также гео-
экологам и специалистам в области управления природным риском и со-
циально-экологической безопасности.

УДК 551(075.4)
ББК 26.22

Р е ц е н з е н т ы:
Коронкевич Н.И., доктор географических наук, заведующий лабора-
торией гидрологии Института географии РАН;
Карлин Л.Н. (1947–2014), доктор физико-математических наук, 
профессор, ректор Российского государственного гидрометеорологи-
ческого университета

ISBN 978-5-16-018617-7 (print)
ISBN 978-5-16-105148-1 (online)
© Любимова О.Е., Кочуров Б.И., 
2016

Памяти выдающегося ученого и прекрасного человека
Льва Николаевича Карлина

Прошлое — будущему.
Академик Д.С. Лихачев

Введение

Катастрофические штормовые наводнения в устьевых областях 
рек во многих странах почти ежегодно наносят колоссальный 
ущерб природным ландшафтам, портово-промышленным объ-
ектам и населению. Повсеместное увеличение количества, повто-
ряемости и разрушительной силы наводнений — все это проис-
ходит на фоне повышения уровня Мирового океана, глобальных 
и региональных изменений климата, сейсмичности и других не-
достаточно изученных факторов. Для минимизации негативных 
экологических, социальных и экономических последствий навод-
нений необходим более высокий уровень междисциплинарных 
геоэкологических исследований, опирающихся на геоинформа-
ционные технологии, картографическое моделирование и про-
гнозирование, совершенствование методологии и методов оценки 
риска. В Балтийском регионе особенно важны такие работы для 
техногенно трансформированных устьев рек (Нева, Висла, Рейн, 
Неман, Преголя), для которых в соответствии с Водной стратегией 
РФ должны быть предусмотрены не только оперативные меры за-
щиты, но и превентивные (опережающие) научно-практические 
разработки.
Гидрологическим аспектам штормовых наводнений Балтийского 
региона посвящено множество публикаций. Однако негативные 
геоэкологические последствия оценены лишь в отношении от-
дельных аспектов риска [1, 2, 3]. Научная концепция автора — гео-
системно-ситуационный подход — базируется на фундаментальных 
разработках А.Г. Емельянова [4], А.М.Трофимова и В.А. Рубцова 
[5], посвященных теоретико-методологическим и методическим 
аспектам региональной геоэкологии, трудах Б.И. Кочурова [6] 
и Н.И. Коронкевича [7] по экодиагностике геоситуаций, исследо-
ваниях по антропогенной и техногенной трансформации речных 
геосистем в условиях внезапного и значительного изменения гео-

ситуаций в приустьевых районах [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16,17, 
18, 19,20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 и др.].
Междисциплинарное исследование базируется на принципах 
взаимообусловленности и взаимодействия природных, антропо-
генных и техногенных факторов, определяющих риск, связанный 
со штормовыми наводнениями в устьевых областях рек, а также 
на сопряженном анализе их геоэкологических и социально-эко-
номических последствий с применением методов картографиче-
ского и эмпирико-статистического моделирования, геоморфо-
логического профилирования, экспертных оценок риска и др. 
Картографические модели геоситуаций с учетом степени риска 
затопления городских территорий разрабатывались с примене-
нием программных комплексов Digitals и MicroStation (модуль 
Geoterrain) совместно с А.В. Ясевичем на основе анализа циф-
ровых карт рельефа. В основу эмпирико-статистической обра-
ботки исходных данных были положены представления о нестаци-
онарности и неоднородности процессов штормовых наводнений, 
исследуемых по многолетним рядам наблюдаемых максимальных 
уровней речной воды. Межгодовая динамика максимальных зна-
чений уровня в устьевой области р. Преголи изучалась как детер-
минированно-стохастический процесс, включающий трендовую 
(основная тенденция), циклическую и остаточную (случайные ко-
лебания) составляющие. 
В ходе исследования были систематизированы и обобщены опу-
бликованные и фондовые материалы лаборатории гидрофизических 
исследований Атлантического отделения Института океанологии 
им. П.П. Ширшова РАН, Государственного океанографического 
института, ВНИИ гидрометеорологической информации — Мирового 
центра данных (г. Обнинск) о максимальных годовых уровнях 
подъема воды в устье р. Преголи за 60 лет (1950–2009); историко-
гео графические сведения о штормовых наводнениях в Кенигсберге-
Калининграде за ХVI–XX вв.; показатели загрязнения речной 
воды и донных илов за 1997–2010 гг. Калининградского управления 
по охране окружающей среды и природопользованию (Роспри-
роднадзор МПР); данные о суммарном экономическом ущербе 
за 1995–2007 гг. Главного управления МЧС России по Калининградской 
области и территориального Центра мониторинга, лабораторного 
контроля и прогнозирования чрезвычайных ситуаций 
природного и техногенного характера; инженерно-геологические 
сведения о районе исследования института «Запводпроект»; материалы 
маршрутного обследования и геоморфологического профилирования 
устьевой области р. Преголи. 

Результаты исследования внедрены в Главном управлении 
МЧС России по Калининградской области для разработки мониторинговой 
системы наблюдений, оценок и прогноза кризисных 
ситуаций; обоснования управленческих решений по предотвращению 
опасных последствий наводнений и минимизации ущерба 
промышленным объектам, здоровью и жизни населения. Ряд положений 
может также найти применение при разработке и реализации 
более надежной системы защиты устьевых областей рек Балтийского 
региона. 
Авторы выражают искреннюю благодарность рецензентам книги 
за огромный труд по редактированию и ценные рекомендации при 
подготовке рукописи к печати.

Глава 1
МЕТОДОЛОГИЯ, ТЕРМИНОЛОГИЯ 
И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. ТИПОЛОГИЯ УСТЬЕВ

Устьевые области многих рек мира весьма разнообразны 
по своему происхождению и хозяйственному использованию. 
С 80-х годов ХХ в. возрастает интерес к их изучению [27, 28, 29, 
10, 30]. В речных геосистемах развиты сельское хозяйство; речной 
и морской водный транспорт, использующие благоприятное положение 
на пересечении водных путей из морей вглубь континентов 
и из рек в моря и океаны; рыбное хозяйство (устья рек — места 
нереста, нагула и миграции многих ценных пород рыб). Устья рек 
используют гидроэнергетика (сооружение приливных электростанций), 
коммунальное хозяйство (водоснабжение приустьевых 
портовых и промышленных центров, населенных пунктов), целлюлозная 
промышленность (добыча и переработка древесины), рекреация, 
туризм, охота и др.
Вместе с тем в устьевых областях резко обострились проблемы 
охраны биологически исключительно продуктивных экосистем, 
благодаря которым поддерживается экологическое равновесие 
на обширных сопредельных территориях и акваториях. Устьевые 
геосистемы весьма уязвимы по отношению к антропогенным изменениям 
режима речного стока и качества вод. Изменения экологических 
условий здесь сильнее и зачастую негативнее, чем в открытых 
водоемах и водотоках [31, 32]. 
Особенности устьев как объектов, пограничных между реками 
и морями, их повышенная уязвимость, необходимость более комплексного 
освоения и охраны — все это требует, чтобы при их 
использовании и, в частности, при реализации любых крупных 
водохозяйственных проектов учитывались возможные геоэкологические 
последствия (наводнения, заиление, загрязнение и т.п.). 
Поэтому так важны опережающие геоэкологические исследования 
устьев рек, подверженных экстремальным гидроэкологическим 
процессам [7].
По И.В. Самойлову [8], устьевая область — сложный географи-
ческий комплекс в месте впадения крупной реки в море. Иногда 
его определяют как зону, в которой речной гидрологический режим 
переходит в морской [33], как переходную зону от реки к морю [34]. 

В.Н. Михайлов и др. [35, 11] устьевую область рассматривают как 
особый физико-географический объект, расположенный при впадении 
реки (или охватывающий район впадения) в приемный водоем (
океан, море, озеро и др.).
К устьевой области р. Преголи автор относит собственно устье — 
место ее впадения в эстуарный водоем (Вислинская лагуна); часть 
нижнего течения реки (в пределах г. Калининграда) и прибрежной 
зоны — устьевого взморья, формирующиеся в результате динамического 
взаимодействия, смешения и трансформации водных 
речных масс и приемного водоема (морского залива). Эстуарий р. 
Преголи характеризуется специфическим, часто азональным ландшафтом, 
переходным от речного к морскому гидрологическим 
режимом, резким изменением физических, химических и биологических 
свойств водных масс. Здесь многочисленны геоморфологические, 
седиментологические, геохимические и гидробиологические 
барьеры между рекой и приемным водоемом. 
На формирование устьевой области рек влияют многочисленные 
природные факторы: речной сток и его изменение во времени; 
количество и состав обломочного материала, переносимого 
рекой; соленость морской воды; морские течения; изменения 
уровня Мирового океана (океанизация); приливы и отливы; нео-
тектонические движения. Главную роль при этом играют объем поставляемого 
рекой обломочного материала, знак и амплитуда движений 
земной коры. В зависимости от их соотношений выделяются 
два основных типа устьев: дельтовый и эстуарный (рис.1). Иногда 
к ним добавляют третий тип — нормальное (простое) устье, когда 
река сохраняет приближенно постоянной свою ширину до места 
впадения в приемный водоем [8, 36, 37, 38, 11, 21]. 
Общие классификации устьев рек. Их подразделяют на морские 
и озерные [39]. Среди морских устьев, в свою очередь, различают 
приливные — на побережьях океанов и окраинных морей и неприливные — 
устья рек внутренних морей [33]. Преобладающий 
режим устьев рек может быть стоковым, приливным и сгонно-нагонным [
40].
Многие трансформированные человеком речные устья представляют 
собой природно-технические (техногенные) геосис-
темы [41], их русла спрямлены и служат водоприемниками осушительных 
систем. В Калининградской области некоторые реки 
в прошлом были соединены каналами, например р. Преголя с некогда 
самостоятельной р. Деймой. В устье р. Преголи расположены 
морской канал и три крупных портово-промышленных комплекса 
(морской, торговый и рыбный). Калининградский регион — един-

ственный в России, в котором распространены обвалованные 
земли (польдеры), лежащие ниже уровня моря в дельте Немана, 
в пойме Преголи, а также на побережье Куршского и Вислинского 
заливов[42, 43]. Избыточные воды польдеров во времена СССР откачивались 
117 осушительными насосными станциями. Польдеры 
были защищены от наводнений дамбами общей протяженностью 
723 км. Кроме того, ежегодно паводок сдерживали 55 плотин и тысяча 
иных водорегулирующих сооружений [44]. Реки Лава, Шешупе, 
Анграпа, Писса использовались для получения электроэнергии.

Рис. 1. Типология устьевых частей рек [8, с дополнениями авторов]

По морфогенетическим признакам (характер устьевого взморья 
и наличие или отсутствие дельты) устьевые области рек, впадающих 
в Балтийское море, нами подразделяются на две основные группы 
(эстуарную и дельтовую). К эстуарной группе [35]относятся:
 
• полузакрытые устьевые области с устьевым взморьем в виде уз-
кого залива, лимана, губы, лагуны, эстуария. Вследствие отно-
сительно малого стока наносов или мощного воздействия при-
ливных течений такие устьевые области не имеют сформировав-
шихся дельт. Примером служат устья Ю. Буга, Мезени, Кулоя, 
Темзы и др. К этому типу относится и устье р. Преголи;
 
• открытые устьевые области свойственны небольшим рекам, 
выходящим на приглубую открытую акваторию моря со зна-
чительным воздействием волнения, препятствующим образо-
ванию дельты. 

Дельтовая группа объединяет:
 
• полузакрытые устьевые области, формирующиеся в узких за-
ливах, лиманах, губах, лагунах, эстуариях в условиях ослаблен-
ного воздействия морских факторов вследствие изолирован-
ности (вытянутости и узкости) устьевого взморья или их блоки-
рованности аккумулятивными морскими косами-пересыпями. 
К таким областям относятся устья Оби, Енисея, Днепра, Пе-
чоры, Немана, Вислы;
 
• открытые устьевые области, формирующиеся на открытом мор-
ском побережье, к примеру устья Волги, Урала, Куры, Амударьи, 
Дуная, Лены, Миссисипи.
В понимании терминов «дельта» и «эстуарий» существует ряд 
противоречий и разночтений. Геоморфологический подход отражает 
определение дельты как аккумулятивной формы, создаваемой 
рекой на участке впадения ее в конечный водоем [36]. Дельтой 
считаются также более или менее треугольный участок аллюви-
альной суши в устье реки, низкие, заболоченные, медленно погру-
жающиеся прибрежные площади [45]. Однако еще Ч. Лайель (1854) 
дельтой называл аллювиальную равнину в речном устье вне зави-
симости от ее формы [46, 47]. Гидрологи и гидрографы определяют 
дельту как многорукавный участок реки в ее устье [48, 49, 50, 33]. 
В других работах [51, 52] дельта трактуется как комплекс аккуму-
лятивных форм рельефа (конусов выноса, баров, кос) и системы 
водотоков и водоемов. Геологический подход отличается представле-
нием дельты как толщи речных отложений в устье реки. Это пред-
ставление широко укоренилось в литературе [53, 54, 55, 56, 57].
Эстуарии — прибрежные частично замкнутые водоемы, водные 
массы которых постоянно или периодически сообщаются с морем 
и в пределах которых соленость весьма изменчива в результате 
смешения морской и пресной воды. Г.А. Сафьянов [29] определяет 
эстуарии (лагуны, бухты, заливы, устьевые области рек и др.) как 
уникальные географические объекты, в которых происходит взаимодействие 
литосферы, гидросферы, атмосферы и биосферы. 
Таким образом, и термин «эстуарий» применяется в довольно 
различных значениях. Во-первых, это затопляемое, расширяющееся 
к морю воронкообразное устье реки [58], залив, возникающий 
при затоплении речной долины [45], непосредственно примыкающий 
к морю участок реки, где происходит резкое изменение 
ширины русла [59]. 
Во-вторых, воронкообразное устье реки подвержено влиянию 
приливов [39, 60, 37]. Близко к этому толкование эстуария как залива, 
образовавшегося в результате подтопления низовьев речной 

долины и преобразованного воздействием волнового, речного 
и приливного факторов.
В-третьих, эстуарием считают полузакрытый, сообщающийся 
с морем прибрежный водоем, в котором происходит смешение 
речных и морских вод [61]. Наибольшую известность получило аналогичное 
определение П.У. Притчарда [62] — полузакрытый прибрежный 
водоем, имеющий свободную связь с открытым морем, 
в пределах которого морская вода заметно разбавляется пресной, 
поступающей с речного водосбора. Это определение прочно вошло 
в литературу и широко применяется [29, 63, 64].
В-четвертых, это любое устье реки. К примеру, в американской 
литературе эстуариями называют любые устья, даже дельтовые [61]. 
Д.В. Хансеном и М. Раттри [65] под эстуарием понимается переходная 
зона между рекой и океаном.

1.2. ШТОРМОВЫЕ НАВОДНЕНИЯ В УСТЬЕВЫХ ОБЛАСТЯХ 
РЕК РОССИИ И ЗАРУБЕЖНЫХ СТРАН 

К опасным природным процессам и явлениям относятся все те, 
которые отклоняют состояние природной среды от оптимального 
для жизни населения и ведущегося им хозяйства [1]. По происхождению 
они подразделяются на солнечно-космические, метеорологические, 
гидрологические, геолого-геоморфологические, биогеохимические 
и биологические.
К гидрологическим опасным природным процессам относятся 
прежде всего наводнения или аномальные понижения уровня воды; 
морские штормы; волнение; абразия берегов морей и водохранилищ; 
раннее льдообразование и появление льда на трассах судов 
или интенсивный дрейф ледовых полей; аномальные гидрологические 
режимы в прибрежной зоне и проливах, например, поступление 
соленых вод в устья рек и др. 
Причинами наводнений могут быть обильные дожди, таяние 
снега (в горах — также ледников), подпруживание рек льдом, обвалами, 
оползнями т.п., прорыв естественных и искусственных 
плотин, попуски воды из водохранилищ, а также нагоны воды 
с моря. Около 50% наводнений связаны со снеготаянием, 30% — 
с особо сильными и (или) продолжительными дождями, по 10% — 
с заторами льда и ветровым нагоном воды. 
Штормовые нагонные наводнения представляют угрозу для 
приморских регионов, лежащих на пути движения циклонов. Они 
наблюдаются во многих районах земного шара, в том числе и в 
России. Значительный ущерб нагоны причиняют странам Западной