Комплексное решение проблемы наводнений в бассейне реки Лены Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

КОМПЛЕКСНО

Е РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ В БАССЕЙНЕ РЕКИ ЛЕНЫ

В. И. Агеев

Валерий Ильич Агеев,

руководитель Ленского бассейнового водного управления Росводресурсов.

Территория Республики Саха (Якутия) располагает большим количеством поверхностных водных объектов. Здесь свыше 471 тыс. рек и малых водотоков. Кроме вод рек, озер и болот в Якутии имеются современные ледники и наледи, содержащие воду в твердом состоянии.

В РС(Я) действует специально уполномоченный государственный орган управления использованием и охраной водного фонда - Ленское бассейновое водное управление (ЛБВУ). Зона его деятельности распространена как на водосборный бассейн р. Лены, так и на другие реки, впадающие в северные моря (площадь порядка 3,5 млн. км2).

Наши реки - наши беды весной

Как известно, Якутия входит в пятерку российских регионов, «лидирующих» по числу наводнений. Наши реки - это не только благо, но и огромное испытание для населения республики весной, когда они вскрываются ото льда.

Для предотвращения подтопления населенных пунктов и объектов

экономики, сельскохозяйственных земель Ленским БВУ разрабатываются и осуществляются многочисленные мероприятия, финансовые средства на которые ежегодно выделяются Федеральным агентством водных ресурсов РФ.

В последние годы по техническому заданию Ленского БВУ специализированными организациями ГУП «ЯкутТИСИЗ», ОАО «ВодНИИ-ИНФОРМПРОЕКТ», ООО «ЭСЭЙЧ Инжиниринг» и другими разрабатывается «Схема комплексного использования и охраны водных ресурсов (СКИОВР) бассейна р. Лены».

На первом этапе (2002 г.) были выполнены работы по разделу «Предотвращение вредного воздействия вод» (противопаводковые мероприятия). Предложены оптимальные социально-экономические решения по инженерной защите подверженных подтоплению и затоплению сел и поселков.

В комплексе защитных мероприятий рассматривались следующие варианты:

- обвалование населенных пунктов;

Карта-схема характеристики потенциальной опасности (риска) заторных наводнений на реках бассейна р. Лены.

Схема и результаты проведения превентивных работ по предотвращению заторообразования на р. Лене в районе пос. Намцы (Центральная Якутия).

- вынос строений из зоны потенциального затопления;

- расчистка, спрямление и берегоукрепление русел

рек;

- разрушение заторов при помощи взрывных, ледо-резных и ледокольных работ;

- регулирование стока р. Лены в водохранилищах;

- разработка системы прогнозирования наводнений и современного оповещения населения.

При разработке схемы комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна р. Лены проводилось обследование подтапливаемых населенных пунктов. Следует отметить, что размещение поселений по берегам рек очень неравномерное. Наиболее густо заселены побережья в верхнем и среднем течении р. Лены, где на 100 км реки приходится от 4 до 10 населенных пунктов соответственно.

Была проведена оценка экономической ценности поселений, выраженная в стоимостной форме основных фондов. В бассейне р. Лены расположено 222 населенных пункта, в которых проживает 629,3 тыс. человек. Наибольшее число поселений находится на территории Якутии (72%). Преобладающая масса населенных пунктов -сельские поселения.

Была оценена степень затопления населенных пунктов на реках Лена, Алдан, Вилюй, Витим и Олекма, а

также построены продольные профили этих рек с выделением затапливаемых пунктов.

По договорам с ведущими научно-исследовательскими институтами нами ежегодно проводятся инструментальные наблюдения за ледоходом в таких затороопасных местах р. Лены, как Батамайский перекат около г. Ленска и Кангаласский ниже г. Якутска.

Согласно постановлению Правительства Российской Федерации, принятому после разрушительного весеннего наводнения в 2001 г. в Республике Саха (Якутия), ведется строительство противопаводковых защитных сооружений с целью предотвращения повторного затопления паводковыми водами особо крупных населенных пунктов на р. Лене (города Ленск, Олекминск, Якутск). Радует, что в последние годы из федерального бюджета выделяется достаточно средств для успешного завершения строительства этих объектов в 2007-2008 гг. Однако, помимо них, в защите от затопления и подтопления нуждаются еще 92 населенных пункта с населением 136,4 тыс. чел.

О предстоящем паводке можно узнать заранее, но...

Прогноз заторных явлений представляет собой очень сложную задачу. Процесс этот многофакторный,

ВНI

Погрузка зачерняющего материала

Зачернение льда

Превентивные работы на р. Лене в районе пос. Намцы.

поэтому чрезвычайно трудно прогнозировать как вероятность образования, мощность и динамику развития заторов, так и максимальные подпорные уровни воды на участках заторообразования.

Первое обстоятельное исследование заторных явлений на р. Лене было выполнено сравнительно давно -в 1956 г. М.К. Федоровым (Арктический научно-исследовательский институт Главсевморпути). Был определен перечень участков, где заторы образуются наиболее часто, а также выявлены основные причины образования заторов льда. Это в основном участки с повышенной толщиной льда, резким изменением уклона рек и сужением

их русла. Выводы были основаны на материалах ледовой авиаразведки, проведенной в 19531954 гг. Можно сказать, что именно в эти годы был заложен фундамент методики аэровизуальных наблюдений за заторообра-зованием на р. Лене. Впоследствии подобные наблюдения проводились в разные годы сотрудниками Якутского управления гидрометеослужбы. Материалы по аэровизуальным наблюдениям над заторами льда в бассейне р. Лены были обобщены в 1976 г. [1]. Тем не менее, при долгосрочном прогнозировании заторных явлений остаются неучтенными многие факторы, связанные с мало предсказуемыми погодными условиями. В связи с этим достоверность долгосрочных прогнозов все еще остается относительно низкой.

Основные проблемы при совершенствовании методов прогноза заторообразования и наивысших подпорных уровней воды связаны с тем, что не хватает данных фактических наблюдений, которые необходимы для всестороннего анализа, расчета и моделирования этих процессов. Данные, получаемые по существующей редкой сети гидрометеостанций и постов, не позволяют в полной мере раскрыть реальную картину заторо-образования.

Таким образом, для повышения качества прогнозирования необходимо значительно увеличить

количество гидрометеорологических станций и постов. Ведь чем плотнее сеть наблюдений, тем точнее можно определить влияние погодных условий на гидрологический и ледовый режимы рек, учесть роль снегоза-пасов и других факторов в формировании заторов льда. Сегодня же сеть гидрометеорологичес-кихстанций в РС(Я)является наименьшей в России. Кроме того, необходимо более широкое использование дистанционных методов наблюдений, а также развитие научно-методической базы прогнозирования заторных явлений.

Как улучшить систему управления в период паводковой ситуации?

Необходима надежная и оперативная система прогнозирования и оповещения о паводках, позволяющая заблаговременно предупреждать население о наводне-

42 Наука и техника в Якутии 2006 №2(11) ■Ш

ниях, избежать человеческих жертв и существенно уменьшить экономический ущерб, причиненный паводками.

В разрабатываемой нами схеме комплексного использования и охраны водных ресурсов предлагается создание автоматизированной системы управления паводком (АСУП), уже частично внедряемой на территории России.

Рекомендуется создание трехуровневой структуры АСУП (пункт наблюдений - региональный узел - центр).

На верхнем уровне АСУП выполняются следующие функции:

1) ведется анализ состояния контролируемых объектов, оценка степени опасности при аварийных ситуациях;

2) составляются краткосрочные и долгосрочные прогнозы гидрологического состояния речной сети;

3) выдаются рекомендации местным диспетчерским пунктам по устранению и локализации аварийных ситуаций;

4) подготавливаются исходные материалы для потребителей информации;

5) ведется периодическая профилактическая проверка состояния вычислительной техники, аппаратуры и каналов передачи данных;

6) производится контроль над обслуживанием и ремонтом технических средств;

7) осуществляется обмен информацией с организациями-потребителями и пользователями воды, местными органами власти.

На среднем уровне АСУП организуются местные диспетчерские пункты, являющиеся центрами региональных и локальных систем контроля. Низовыми уровнями АСУП являются пункты наблюдений. Все уровни организационной структуры должны обмениваться информацией с помощью средств телемеханики, аппаратуры передачи данных телефонной и телеграфной связи, радиосвязи.

Общая сумма единовременных затрат на создание и внедрение АСУП принята по аналогии с разработками Федеральной целевой программы противопаводковых мероприятий по Байкало-Дальневосточной зоне [2].

Ориентировочные затраты на создание и развитие информационной системы прогноза наводнений на р. Лене и ее основных притоках (реки Алдан, Вилюй, Витим и Олекма), а также оповещение населения составят около 970 млн. руб.

Надо отметить, что эта система предназначена для обслуживания не только защищаемых населенных пунктов, но и для объектов таких отраслей экономики, как сельское хозяйство, транспорт, энергетика и другие, которые также несут практически ежегодные убытки от наводнений.

Защитная дамба в районе г. Ленска.

Наука и техника в Якутии 2006 №2(11) 43

Угловниг обоигдчрнил

^ М ССТМЫЯ ЛМ< П Г1«<трСЮ1 Н Пук (.Г

(рггиан 1Л).Нк& I I ГлмньА центр

I итоиаттнровшкыА уроагниыА пункт (ртюкииьА)

СуБъши РосскЛгкоА Фрдрртю!

П Респуб«*« СИ! (ЯкТТИХ) ""] Иркутск» область Рсстту&йтС! Бурлтил I \ Чнтанская облить

ЙХаб-фовстй край Амур сил о^пса ЭЛСНХНЛСКНЙ А О |. | УсТ* ОрДИЖКИА БурлтсмА А О

Автоматизированная система управления паводком в бассейне р. Лены.

Какие меры принимает Ленское БВУ по данной проблеме?

Чтобы не было сложных ситуаций во время пропуска паводковых вод на участке Ленск - Якутск, необходимо построить аккумулирующую емкость, работающую для предотвращения ледовых заторообразований. Это позволит регулировать высокие уровни воды. Ленское БВУ считает, что решение данного вопроса во многом поможет прогнозированию паводковых ситуаций на р. Лене.

Также значительным и положительно влияющим на ход прохождения паводковых вод мероприятием является проведение дноуглубительных работ. Их первая очередь на таких затороопасных участках, как о. Батамай-ский (25 км ниже г. Ленска), пос. Кангалассы (ниже г. Якутска), была начата еще в 2001 г. Здесь повторяемость заторных явлений составляет 97%. В 2001 г. было извлечено 690,0 тыс. м3 грунта на общую сумму 80,0 млн. рублей. Эти работы продолжались в последующие годы. Так, в 2005 г. за счет средств Ленского БВУ проведены дноуглубительные работы у острова Батамайского.

В целях прогнозирования паводковых явлений, предупреждения и минимизации вредного их воздействия, Ленским БВУ, по договорам с научно-исследовательскими организациями, проведена работа по следующим темам:

1. Комплекс наблюдений за ледовыми явлениями на р. Лене в районе городов Ленск и Якутск.

2. Создание геоинформационной аналитической системы ГИС-Лена.

3. Разработка и создание компьютерной модели р. Лены в районе г. Ленска (протяженность 157 км).

Была построена компьютерная гидравлическая модель участка р. Лены в районе г. Ленска и проведены расчеты по оценке максимальных и минимальных уровней воды р. Лены. Разработаны одно- и двухмерная модели расчетов воздействия заторов льда на гидрологические параметры потока.

Проведены также расчеты и исследована динамика затопления пойменных территорий при увеличении расхода воды в реке от зимней межени до максимального в условиях свободного потока. Были определены участки поймы, попадающие в зону слабых и средних разрушений.

В 2005 г Ленским БВУ по договору с институтом «Якутагропромтрест» проведены исследования по теме «Создание программного комплекса с применением ГИС-технологий на основе компьютерной гидродинамической модели для участка р. Лены от Табагинского мыса до Песчаной горы». Длина исследованного участка около 149 км при ширине долины между крайними рукавами около 11 км. В результате проведенной работы должны быть подготовлены рекомендации, расчетные методики

44 Наука и техника в Якутии 2006 №2(11) 1

тШЖ

■

>

Противопаводковая защитная дамба в г. Якутске.

и программы для персональных компьютеров, позволяющие сравнительно быстро и объективно оценить последствия паводка с образованием и разрушением ледовых заторов. Это позволит правильно спланировать мероприятия по предотвращению или снижению ущербов от паводков, скорректировать объем и программу дальнейших исследований по созданию ГИС для контроля наводнений на данной территории.

Предварительные результаты компьютерного моделирования показали, что наибольшую сложность и погрешность в расчетах представляют условия низкой осенней межени, а также ледовые явления. При переходе от послепаводкового периода к осенней межени происходят существенные переформирования дна перекатных участков, которые необходимо учитывать. При моделировании заторных явлений возникают сложности из-за недостатка информации о точном местонахождении головы затора, его длине, толщине льда в заторе, времени его формирования и т.д.

По окончании этих работ Ленское БВУ будет иметь компьютерные модели, по которым можно будет выпол-

нять систематические расчеты для различных сценариев развития гидрологической ситуации.

В заключение следует отметить, что для комплексного решения проблем наводнения на северных реках Ленским БВУ разработаны следующие ведомственные целевые программы на период с 2006 г. по 2008 г.:

1) предупреждение и снижение ущербов от наводнений и другого вредного воздействия вод;

2) безопасность водохозяйственных систем и гидротехнических сооружений;

3) обеспечение потребности населения и обьектов экономики в водных ресурсах.

Литература

1. Каталог заторных и зажорных участков рек СССР. Том 2: Азиатская часть СССР. -Л.: Гидрометео-издат, 1976.

2. Федеральная целевая программа противопаводковых мероприятий по Байкало-Дальневосточной зоне: Сборник ВодинформПРОЕКТ». -1994.

Наука и техника в Якутии 2006 №2(11) 45