CC BY
153
1. Личаев В.Р., Есеновская Л.Н., Чикин Ю.М. Руководство по выбору и проектированию систем водоснабжения, водоот-ведения и способам водоподготовки при разработке россыпных месторождений. Иркутск: Изд-во ИГУ, 1990. 160 с.
2. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрогеологических характеристик / Госстрой СССР. М: Стройиздат, 1985. 36 с.
\ский список
3. Пособие по определению расчетных гидрогеологических характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 448 с.
4. Тальгамер Б.Л., Коробкова Е.А. Обоснование параметров пляжной зоны при консервации и рекультивации карьеров с созданием водоемов // Проблемы освоения минеральной базы Восточной Сибири. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. Вып. 10. С. 5-10.
УДК 632.123
МОНИТОРИНГ НАВОДНЕНИЙ НА ТЕРРИТОРИИ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ НА ОСНОВЕ РЕТРОСПЕКТИВНОГО АНАЛИЗА
С.С. Тимофеева1, В.Э. Эглит2, О.В. Морозова3
1,3Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
2Главное управление МЧС России по Иркутской области,
664003, г. Иркутск, ул. Красноармейская, 15.
На основе гидрологических данных и оперативной информации ГУ МЧС Иркутской области изучены пространственно-временные закономерности распределения наводнений на территории Иркутской области. Установлено, что наиболее частые летние наводнения характерны для рек Кирей, Ия, Тойсук, М. Белая, Уда, Ока, Б. Белая, Витим, Бирюса, Венгерка, Китой, Киренга, Олха, Лена и Иркут, наиболее подвержены весенним явлениям заторов и половодий - Н. Тунгуска и Лена. На таких реках, как Лена, Бирюса и Киренга, наводнения происходят в летний и весенний периоды. Степень возникновения резкого подъема уровней рек из-за сильного ливня максимальна в западных и южных районах Иркутской области, длительные периоды повышенных расходов воды на реках из-за интенсивных и продолжительных осадков наиболее вероятны в высокогорных районах. Материальные потери от наводнений в регионе существенны; необходимо обеспечить четкое функционирование системы противодействия паводкам в системе РСЧС Иркутской области. Ил. 10. Библиогр. 7 назв.
Ключевые слова: наводнения; закономерности распределения; социально-экономические потери и последствия.
FLOOD MONITORING ON THE TERRITORY OF THE IRKUTSK REGION BASED ON A RETROSPECTIVE ANALYSIS
S.S. Timofeeva, V.E. Eglit, O.V. Morozova
National Research Irkutsk State Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Central Administration of Russian Ministry for Emergency Situations in Irkutsk region, 15, Krasnoarmeiskaya St., Irkutsk, 664003.
On the basis of hydrological data and operational information of the Central Administration of Russian Ministry for Emergency Situations in Irkutsk region the authors examined the spatio-temporal distribution patterns of floods on the territory of the Irkutsk region. It is determined that the most frequent summer floods are characteristic of the Kirey, Iya, Toisuk, Malaya Belaya, Uda, Oka, Bolshaya Belaya, Vitim, Biryusa, Vengerka, Kitoy, Kirenga, Olkha, Lena, and Irkut rivers. The Lower Tunguska and Lena rivers are most susceptible to spring gorges and floodings. The Lena, Biryusa and Kirenga rivers overflow in summer and spring. The degree of a sharp rise in the levels of rivers due to heavy rainfalls is maximum in the western and southern areas of the Irkutsk region. Prolonged periods of increased water flow in rivers due to intense and prolonged rainfall are most likely in mountainous areas. Material losses from floods are significant in the region. It is necessary to ensure regular functioning of the system of flood control in the Russian system of Emergency situations of the Irkutsk region. 10 figures. 7 sources.
Key words: floods; distribution patterns; socio-economic losses and consequences.
Чимофеева Светлана Семеновна, зав. кафедрой промэкологии и безопасности жизнедеятельности.
Timofeeva Svetlana, Head of the Department of Industrial Ecology and Life Safety.
2Эглит Вячеслав Эдуардович, начальник, генерал-майор, тел.: 83952257949, [email protected]
Eglit Vyacheslav, commander, Major-General, tel.: 83952257949, [email protected]
3Морозова Ольга Викторовна, аспирант, тел: 954115, e-mail: [email protected]
Morozova Olga, Postgraduate, tel: 954115, e-mail: [email protected]
Анализ развития природных катастрофических явлений на Земле показывает, что, несмотря на научно-технический прогресс, защищенность людей и техносферы от природных опасностей остается крайне низкой. Количество жертв от разрушительных природных явлений в мире ежегодно возрастает на 4,3%, пострадавших - на 8,6%, а экономические потери - на 6%. Сегодня жители планеты осознали, что природные катастрофы - один из важнейших факторов, определяющих устойчивое развитие экономики, - это глобальная проблема, являющаяся источником глубочайших гуманитарных потрясений. Причины нарастания опасности возникновения природных катастрофических явлений следующие: постоянно усиливающееся антропогенное воздействие на окружающую природную среду; нерациональное размещение объектов экономики; расселение людей в зонах потенциальной природной опасности; недостаточная эффективность и неразвитость систем мониторинга окружающей природной среды; ослабление государственных систем наблюдения за природными процессами и явлениями; отсутствие или плохое состояние гидротехнических, противооползневых, противоселевых и других защитных инженерных сооружений, а также защитных лесонасаждений; недостаточные объемы и низкие темпы сейсмостойкого строительства, укрепления зданий и сооружений в сейсмоопасных районах; отсутствие или недостаточность кадастров потенциально опасных районов (регулярно затапливаемых, особо сейсмо-опасных, селеопасных, лавиноопасных, оползневых, цунамиопасных и др.) [1].
На территории России встречается более 30 опасных природных явлений и процессов, среди которых наиболее разрушительными являются наводнения, штормовые ветры, ливни, ураганы, смерчи, землетрясения, лесные пожары, оползни, сели, снежные лавины. Большая часть социальных и экономических потерь связана с разрушениеми зданий и сооружений из-за их недостаточной надежности и защищенности от опасных природных воздействий. Наиболее частыми на территории России становятся природные катастрофические явления атмосферного характера - бури, ураганы, смерчи, шквалы (28%), а также землетрясения (24%) и наводнения (19%). Опасные геологические процессы, такие как оползни и обвалы, составляют 4%. Оставшиеся природные катастрофы, среди которых наибольшую частоту имеют лесные пожары, в сумме равны 25%. Суммарный ежегодный экономический ущерб от наиболее опасных процессов на городских территориях в России составляет 10-12 млрд руб.
Природные причины наводнений хорошо известны. В большинстве районов земного шара наводнения связаны с продолжительными, интенсивными дождями и ливнями, которые вызваны прохождением циклонов. Наводнения на реках Северного полушария происходят также в связи с бурным таянием снегов, зажорами, заторами льда. Предгорья и высокогорные долины подвергаются наводнениям, связанным с прорывами внутриледниковых и завальных озер. В приморских районах при сильных ветрах нередки нагон-
ные наводнения, а при подводных землетрясениях и извержениях вулканов - наводнения, вызываемые волнами цунами.
В последние столетия, в особенности в ХХ и в начале XXI века, все большую роль в увеличении частоты и разрушительной силы наводнений играют антропогенные факторы. Среди них в первую очередь следует назвать сведение лесов (максимальный поверхностный сток возрастает на 250-300%), нерациональное ведение сельского хозяйства в результате снижения инфильтрационных свойств почв (по некоторым расчетам в центральных районах России за последнее столетие поверхностный сток увеличился в 4 раза и резко возросла интенсивность паводков). Значительный вклад в усиление интенсивности паводков и половодий внесли: продольная распашка склонов, переуплотнение полей при использовании тяжелой техники, переполивы в результате нарушения норм орошения. Примерно втрое увеличились средние расходы паводков на урбанизированных территориях в связи с ростом водонепроницаемых покрытий и застройкой. Существенное увеличение максимального стока связано с хозяйственным освоением пойм, являющихся природными регуляторами стока. Помимо сказанного следует назвать несколько причин, непосредственно приводящих к формированию наводнений: неправильное осуществление паводкозащитных мер, ведущее к прорыву дамб обвалования, разрушение искусственных плотин, аварийные сработки водохранилищ и др. [2].
Наводнения принадлежат к числу наиболее опасных для человека природных явлений. По количеству жертв и причиняемуму ущербу наводнения занимают одно из первых мест среди других стихийных бедствий. Так, согласно данным ООН, с наводнениями связано наибольшее количество бедствий, сопровождаемых гибелью 100 и более человек [5]. На территориях, подверженных периодическим затоплением, проживает порядка 1 млрд человек [4]. Информационной базой для анализа социально-экономических последствий наводнений является, прежде всего, Глобальный кадастр наводнений, подготовленный Дарт-мутской обсерваторией наводнений (США) [7]. Для России большое количество данных собрано в рамках оперативных сводок МЧС (МЧС РФ, 1998-2010), в разнообразных литературных источниках [6].
Важной особенностью наводнений является то, что их сущность двойственна. С одной стороны, они представляют по своим первопричинам преимущественно природное явление, а с другой - социально-экономическое, так как наводнения вызывают негативные последствия и причиняют ущерб обществу. Поэтому существенную роль в исследовании глобальных аспектов наводнений играет сопоставление их природных и социально-экономических параметров, рассмотрение различий между регионами мира, имеющими разный уровень экономического развития - в том, насколько успешно экономика этих регионов «справляется» с ущербами от наводнений.
В настоящей работе на основе оперативной информации Главного управления МЧС по Иркутской
области выполнен ретроспективный анализ наводнений и их социально-экономических последствий. При этом проанализированы наиболее важные природные параметры крупных наводнений: количество (частота) событий, площадь затоплений, продолжительность наводнений; выявлен их генезис, охарактеризованы социально-экономические параметры крупных наводнений (количество погибших и эвакуированных, площадь пострадавших административно-экономических регионов, материальный ущерб); сопоставлены количественные показатели социально-экономического ущерба в разных регионах мира, в том числе в России, с природными параметрами крупных наводнений.
Территория Иркутской области характеризуется мощной и разветвленной речной сетью, представленной бассейнами таких крупных рек, как Ангара, Лена, Нижняя Тунгуска, и их многочисленными притоками. Всего в области насчитывается более 65 тыс. рек, речушек и ручейков (65041), имеющих на территории Иркутской области суммарную длину 309355 км, причем крупные водные артерии (протяженностью свыше 500 км) представлены 12 реками, что составляет 0,02% общей длины, а основная протяженность -91,24% - падает на мельчайшие реки. Густота речной сети в области составляет 400 м на 1 км 2 [3]. Характерной особенностью крупных рек Иркутской области является меридиональное направление их течения с юга на север. В южных районах области, как правило, теплее, таяние снега и вскрытие ледового покрова рек происходит раньше, чем на северных участках рек, что приводит к образованию заторов и подтоплению пониженных участков местности. Причиной возникновения таких наводнений является большое сопротивление водному потоку, образующееся на отдельных участках русла рек при скоплении ледового материала в сужениях или излучинах рек во время ледостава
(зажоры) или во время ледохода (заторы); они усугубляют масштаб бедствия, поскольку резко снижают размеры русла. Заторные наводнения образуются в конце зимы или весной, характеризуются высоким и сравнительно кратковременным подъемом уровня воды в реке. Зажорные наводнения образуются в начале зимы, и им свойственен значительный (не менее чем при заторе) подъем уровня воды и большая продолжительность по времени. Паводковые явления на территории Иркутской области наблюдаются ежегодно. Усиливающими факторами наводнений являются низкие температуры воздуха зимнего периода, приводящие к полному (до дна) промерзанию мелководий, острова, крутые берега, перекаты, искусственные сужения русла (мосты, дамбы), а также ледовые дороги, которые создаются на реках людьми. Интенсивные дожди и одновременное снеготаяние на больших площадях - еще одна составляющая весенних паводков.
Таким образом, к числу основных предпосылок, формирующих сложную паводковую обстановку на реках области, относятся климатические условия, особенности рельефа местности и развитие циклонической деятельности. Всевозможные комбинации этих факторов как во времени, так и в пространстве создают весьма переменчивую картину весенних наводнений. Подобные явления характерны для рек Лены, Киренги, Нижней Тунгуски, Бирюсы, Ии, притоков Витима: Чуи, Мамакана. Характерным в этом отношении было наводнение 2001 года, когда в результате интенсивного снеготаяния, а также одновременного выпадения значительного количества осадков в виде дождя произошло подтопление ряда населенных пунктов в Жигаловском, Усть-Кутском, Киренском и Катангском районах. Причина наводнения - резкий подъем уровня воды в реках бассейна Лены и Нижней
Усть-Кутский; 6 (2060 ЧЕЛ.)
Тайшетский; 12 (2319 ЧЕЛ.)
■ Нижнеудински й; 12 (1246 ЧЕЛ.)
Казачинско-Ленский; 14 (883 ЧЕЛ.)
Жигаловский; 19 (2948 ЧЕЛ.)
Бодайбинский;
1 (15 ЧЕЛ.) | ТулУнский; 13 (1184 ЧЕЛ.)
Катангский 7 (1321ЧЕЛ.) Киренский; 5 (7970ЧЕЛ.)
Чуйский; 3 (27 ЧЕЛ.)
Чунский; 7 (241ЧЕЛ.)
Рис. 1. Количество населенных пунктов Иркутской области, попадающих в зоны возможных затоплений
500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
495
234
140,5
25000
20000
15000
10000
5000
/—71
2301
4091
406
2001 г 2005 г 2010 г
2001 г 2005 г 2010 г
1
2
0
3
250
200
150
100
50
□ Правительства области 1 1 И 235,465
/ □ Муниципальных образований 1
<* 10 4,8 53,8 5,1
2001 г 2005 г 2010 г
0
Рис. 2. Социально-экономические потери на территории Иркутской области от крупных наводнений последнего десятилетия: 1 - сумма ущерба, млн руб.; 2 - количество пострадавших человек;
3 - средства резервного фонда, млн руб.
Тунгуски. Значительному затоплению подверглись города Киренск (85%), Усть-Кут (15%), поселок Жига-лово (35%) и другие населенные пункты.
На развитие летнего паводка Иркутской области влияет совокупность следующих факторов: количество осадков (выпадение месячного или более количества осадков), их интенсивность, продолжительность (в течение 3-х и более дней), площадь охвата, предшествующее выпадение осадков, увлажненность и водопроницаемость почвы, рельеф бассейна и величина уклонов рек, а также активное таяние снегоза-пасов в горах Восточного Саяна, Хамар-Дабана, Прибайкалья и сброс талых вод в реки. Быстрый подъем уровня воды, возникающий нерегулярно от сильных дождей, характерен для левобережных притоков р. Ангары: Иркута, Китоя, Белой, Оки, Ии, Уды, Бирюсы и южных притоков оз. Байкал: Утулик, Снежная, Хара-Мурин, Солзан. Дождевые паводки наносят наибольший ущерб, так как обычно распространяются на большую площадь. Особенно показательным является дождевой паводок 2001 года, когда из-за выпадения большого количества осадков были превышены исторически зафиксированные максимальные уровни подъема воды на реках Иркут, Китой, Белая, Ия и их
притоках. В зону возможного подтопления с учетом неблагоприятного развития паводковой ситуации может попасть всего 74 населённых пункта (количество населения около 19 тыс. человек), из них 49 наиболее подверженных подтоплению с населением 16 859 человек (рис. 1).
На территории Иркутской области за последние 10 лет наиболее значительными были наводнения 2001, 2005 и 2010 годов. При этих наводнениях отмечалось наибольшее количество пострадавших и максимальный материальный ущерб (без учёта затрат на ликвидацию чрезвычайных ситуаций) (рис. 2).
Авторами проанализированы данные многолетних (1980-2009 гг.) наблюдений по 56 гидрологическим постам за уровнями воды в реках на территории Иркутской области. Установлено, что общее количество превышений критической отметки уровня воды за анализируемый период наблюдалось 294 раза, из них весенних - 144, летних - 150. В среднем - 10 раз в году, максимальное в 2001 году - 44 раза. Максимальное количество явлений для одного поста за исследуемый период (29 лет) составило: Н. Тунгуска (Подволошино) - 16 раз; Н. Тунгуска (Преображенка) -11 раз (рис. 3); Лена (Макарово) - 8 раз; Лена (Визир-
ный) - 7 раз; Киренга (Казачинское) - 8 раз; Б. Белая (Инга) - 14 раз; М. Белая (Тунгусы) - 7 раз; Ия (Тулун) - 12 раз; Топорок (Алзамай) - 13 раз; Бирюса (Соляная) - 7 раз; Бирюса (Талая) - 12 раз; Бирюса (Бирю-синск) - 10 раз; Бирюса (Шиткино) - 13 раз; Уда (Октябрьский) - 7 раз.
Из 19 районов области, охваченных статистическим анализом, явления превышения критической отметки уровня воды: наблюдались исключительно в летний период - в 10 районах; исключительно в весенний период - в 2 районах; в летний и весенний периоды - в 7 районах. В 17 районах области могут происходить летние явления, а в 9 районах области -весенние (рис. 4).
Показатель величины наводнений индивидуален для каждой реки и определяется гидрологическими условиями и морфологией долины. Он рассчитан как разница максимального подъема уровня воды над критическим уровнем выхода воды на пойму. Основными показателями опасности наводнений являются: повторяемость, интенсивность проявления и площадь
распространения. В данных исследовательских расчетах используются два критерия: показатель величины наводнения - интенсивность, и показатель частоты проявления - количество явлений в данной точке территории, которые являются качественными и количественными характеристиками наводнений. В последующих расчетах используется метод средних величин -метод оценки рисков, который предполагает исчисление средних арифметических по каждому выделяемому параметру риска. На рис. 5 и 6 приведены результаты ранжирования рек региона по вероятности наводнений. Установлено, что среди рек Иркутской области, наиболее подверженных весенним наводнениям, выделяются Н. Тунгуска и Лена, а летним - Ки-рей, Ия, Тойсук, М. Белая, Уда, Ока, Б. Белая, Витим, Бирюса, Венгерка, Китой, Киренга, Олха, Лена, Иркут. Безусловным лидером по числу наводнений в летний и весенний периоды является река Лена, затем - Бирюса и Киренга. Все остальные реки подвержены либо весенним, либо летним явлениям (рис. 7).
1200 1000 800 600 400 200 0
1980 1981 1982 1983 1984 1985 1992 1994 1995 1996 1998 1999 2001 2002 2004 2007 2008 2009
Рис. 3. Динамика изменения уровней воды на реке Н. Тунгуска по двум гидропостам, см
160 140 120 100 80 60 40 20 0
# # # # # # / ** *
Рис. 4. Усредненные показатели наводнений в районах Иркутской области в период 1980-2009 гг.
Манзурка Бирюлька Илга Тутура Кута Топорок Ика Венгерка Токма Бирюса Киренга Лена Н.Тунгуска
0 50 100 150
Рис. 5. Реки Иркутской области, наиболее подвергавшиеся весенним явлениям в период 1980-2009 гг.
20,7 II 3
215 II2 2
24 II2
24,4 I
~47~3~
~685~
ж:
а 1
"436"
з5
"41Д"
1
17
□ Средняя величина выше критической отметки уровня воды
□ Кол-во половодий
2 12
~Г—I
£12
НЕ"
27
102,4
31
12 16
5
8
Тойсук Венгерка Бирюса Кирей Ия Ока Уда М.Белая Б.Белая Китой Олха Иркут Витим Киренга Лена
0 20 40 60 80 100 120
Рис. 6. Реки Иркутской области, наиболее подвергавшиеся летним наводнениям в период 1980-2009 гг.
23
16
10
13
17
18 7
□ Средня^ выше отметки
воды
□ Общее
наводне!
величина этической уровня
кол-во ний
2
1
5
9
2
5
5
На линейчатой сравнительной диаграмме (рис. 7) ярко выражена картина участия рек области в весенних и летних наводнениях. Ретроспективный анализ дает следующие результаты по изменениям уровней воды на реках области:
- превышение над критической отметкой уровня воды составляет от 30 до 433 см;
- максимальные подъемы воды отмечены на следующих реках: Лена - 250 см (1984 г.), Киренга - 278 см (1984 г.), Витим - 163 см (2006 г.), Иркут - 105 см (2001 г.), Китой - 147 см (2001 г.), Белая - 202 см (2001 г.), М. Белая - 206 см (2001 г.), Ока - 192 см (2001 г.), Ия - 433 см (1984 г.), Кирей - 209 см (1984 г.), Уда - 236 см (1996 г.), Топорок - 128 см (2006 г.), Бирюса - 163 см (1987 г.), Н. Тунгуска - 173 см (1983 г.).
Заключительную систематизацию по данным ретроспективного анализа отражает суммарная характеристика значений явлений весенних и летних наводнений на реках области в исследуемый период (рис. 8). На гистограмме эти значения выражены суммарной характеристикой интенсивности наводнений (весна +
лето) по районам области. Наивысшие значения (в порядке убывания): Тайшетский, Нижнеудинский, Ту-лунский, Киренский, Казачинско-Ленский, Катангский, Жигаловский, Мамско-Чуйский, Черемховский, Усоль-ский, Усть-Кутский, Качугский, Зиминский, Чунский, Бодайбинский, Куйтунский, Заларинский, Шелеховский и Слюдянский районы.
Территория потенциального риска затопления достаточно велика (см. рис. 1). Наводнения причиняют территории Иркутской области значительный материальный ущерб (рис. 9). На противопаводковые мероприятия в регионе тратятся существенные ресурсы (рис. 10).
Таким образом, выполненное исследование позволило выявить пространственно-временные закономерности в распределении наводнений на территории Иркутской области за последнее десятилетие.
Наиболее частые летние наводнения характерны для рек Кирей, Ия, Тойсук, М. Белая, Уда, Ока, Б. Белая, Витим, Бирюса, Венгерка, Китой, Киренга, Олха, Лена, Иркут, весенние - для рек Н. Тунгуска и Лена. На таких реках, как Лена, Бирюса и Киренга, навод-
30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
13040
924 1150
-1284
4 194
4 150
4 284
5040
□дополнительные средства
□ выделенные средства
877 1181
595
595
4 970 4 995
395
509S
85
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
Рис. 10. Финансовые средства, выделенные Правительством области для проведения противопаводковых мероприятий (тыс. руб.)
нения происходят в летний и весенний периоды. Вероятность резкого подъема уровней рек из-за сильного ливня максимальна в западных и южных районах Иркутской области, а также возможна в высокогорных районах.
Материальные потери от наводнений в регионе существенны, поэтому необходимо обеспечивать четкое функционирование системы противодействия паводкам и половодьям силами и средствами территориальной подсистемы РСЧС Иркутской области.
Библиографический список
1. Осипов В.Н. Природные катастрофы на рубеже XXI века // Вестник РАН. 2001. Т. 71. № 4. С. 291-302.
2. Мазур И.И., Иванов О.П. Опасные природные процессы. М.: Экономика, 2004. 702 с.
3. Природные опасности. Оценка и управление природными рисками / под ред. А.Л. Рагозина. М.: Изд-во «Крук», 2003. 320 с.
4. Авакян А.Б. Наводнения. Концепция защиты // Известия РАН, серия географическая. 2000. № 5. С. 40-46.
5. Кондратьев К.Я., Донченко В.К. Экодинамика и геополитика. СПб. 1999. Т. 1. 1039 с.
6. Таратунин А.А. Наводнения на территории Российской Федерации. Екатеринбург: РосНИИВХ, 2000. 376 с.
7. Dartmouth Flood Observatory, 19S5-2005. [Электронный ресурс]. Global Register of Large River Flood Events. Dartmouth College, Department of Geography (Hanover, USA). URL: http://www.dartmouth.edu/~floods/
