CC BY
68
Библиографически список
1. Герасимова М.И., Строганова М.Н., Можарова Н.В., Прокофьева Т.В. Антропогенные почвы: генезис, география, рекультивация: учеб. пособие / под ред. Г.В. Добровольского. М.: Изд-во МГУ, 2008. 280 c.
2. Касимов Н.С, Батоян В.В., Белякова Т.М. и др. Эколого-геохимические оценки городов // Вестник Московского университета. Серия «География». 1990. № 3. С. 3-12.
3. Мягкова А.Д., Строганова М.Н. Влияние негативных экологических процессов на почвы города на примере г. Москвы // Вестник Московского университета. Серия 17, «Почвы». 1996. № 4. С. 237-45.
4. Кочуров Б.И. Геоэкология: экодиагностика и эколого-хозяйственный баланс территории. Смоленск: Изд-во СГУ. 1998. 154 с.
5. Экологические функции городских почв / отв. ред. А.С. Курбатова, В.Н. Башкин. М.-Смоленск: Маджента, 2004. 232 с.
6. Dobrovolsky G., Stroganova M. Soils of Moscow // Science in Russia. № 4. 1996. P. 69-72.
7. Ладонин Д.В. Соединения тяжелых металлов в почвах -проблемы и методы изучения // Почвоведение. 2003. № 6. C. 682-692.
8. Сарапулова Г.И., Самбуу Г., Мунхуу А. Влияние техноге-неза на устойчивость геосистем в условиях урбанизации //
Естественные и технические науки. 2010. № 3 (47). С. 286288.
9. Баярсайхан Г. Исследования загрязнения почвы на территории г. Улан-Батора // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 3. С. 100-105.
10. Болдбаатар Б. Монголия: жилищная проблема в контексте формирования человеческого капитала // Человек и труд. 2007. № 5. С. 42-45.
11. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ. 1970. 488 с.
12. Сарапулова Г.И., Гантомор С., Батсух Н. Проблемы экологического контроля загрязнения почвы при эксплуатации АЗС и нефтебаз г. Улан-Батора // Актуальные проблемы нефтегазовой отрасли Монголии и пути их решения (г. Улан-Батор). 2009. № 1/15. а 262-266.
13. Сарапулова Г.И., Самбуу Г. Оценка влияния АЗС на экологическое состояние почвы г. Улан-Батора // Известия вузов. Нефть и газ. 2010. № 4 (82). С.117-122.
14. Сарапулова Г.И., Гантомор С. Геоэкологический анализ территории АЗС г. Улан-Батора // Перспективы развития технологии, экологии и автоматизации химических, пищевых, металлургических производств: сб. науч. тр. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. С. 230-233.
УДК 624.145
ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ЛИКВИДАЦИИ ЗАТОРОВ И ЗАЖОРОВ НА РЕКАХ ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ
С.С. Тимофеева1, В.Э. Эглит2, О.В. Морозова3
13Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83. 2Главное управление МЧС России по Иркутской области, 664003, г. Иркутск, ул. Красноармейская, 15.
Проанализированы чрезвычайные природные ситуации, происходящие на территории Иркутской области. Установлено, что наводнения на территории области являются наиболее часто происходящими чрезвычайными ситуациями. Особенно тяжелые последствия во время весенних половодий возникают в 10% случаях (от общего числа наводнений всех типов) при образовании заторов льда. На основе ретроспективного анализа уровня воды и количества заторов (1980-2009 годы) было установлено, что наиболее высокая вероятность возникновения весенних наводнений характерна для 8 районов области: Катангского, Киренского, Тайшетского, Казачинско -Ленского, Усть-Кутского, Жигаловского, Нижнеудинского и Качугского. Рассмотрены современные технологии борьбы с заторообразованием. Проанализированы экологические последствия применения на реках Иркутской области взрывных технологий разрушения льда. Расчеты выполнены на примере паводковой ситуации в Иркутской области в 2010 и 2011 годах. Ил. 8. Табл. 2. Библиогр. 6 назв.
Ключевые слова: наводнения; заторы; зажоры; технологии разрушения льда; взрывные методы; экологические последствия; экологический ущерб.
ASSESSNING ENVIRONMENTAL IMPACT OF MEASURES TO ELIMINATE JAMS AND HANGING ICE DAMS ON
IRKUTSK REGION RIVERS
S.S. Timofeeva, V.E. Eglit, O.V. Morozova
Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
Chief Directorate of the Ministry of Emergency Situations of Russia for the Irkutsk region, 15 Kranoarmeiskaya St., Irkutsk, 664003.
Чимофеева Светлана Семеновна, зав. кафедрой промэкологи и безопасности жизнедеятельности.
Timofeeva Svetlana, Head of the Department of Industrial Ecology and Life Safety.
2Эглит Вячаслав Эдуардович, начальник, генерал-майор, тел 83952257949, e-mail: [email protected]
Eglit Vyacheslav, Commander, Major-General, tel 83952257949, e-mail: Eglit62@mail/ru
3Морозова Ольга Викторовна, аспирант, тел.: 954115, e-mail: [email protected]
Morozova Olga, Postgraduate, tel.: 954 115, e-mail: [email protected]
The article analyzes extraordinary natural disasters occurring on the territory of the Irkutsk region. The floods that occur in the region are specified as the most frequent emergencies. Particularly severe consequences during spring floods arise in 10% of cases (out of the total number of all types of floodings) under the formation of ice jams. Based on the retrospective analysis of water level and the amount of jams (from 1980 to 2009) it was found out that the highest probability of spring flooding is typical for 8 districts of the region: Katangsky, Kirensky, Taishetsky, Kazachinsk-Lensky, Ust-Kut, Zhigalovsky, Nizhneudinsky and Kachug ones. Modern technologies to control jam formation are examined. The authors analyze the environmental impacts of the use of explosive ice destruction technologies on the rivers of the Irkutsk region. The calculations are performed on the example of flood situation in the Irkutsk region in 2010 and 2011. 8 figures. 2 tables. 6 sources.
Key words: floods; jams; hanging ice dams; technology of ice destruction; blasting methods; environmental impacts; environmental damage.
Аналитики из компании «Ubyrisk Consultants», которая занимается изучением и разрешением природных чрезвычайных ситуаций, проанализировали базу информации о природных катастрофах, случившихся в мире, начиная с 1 января 2001 г. по 31 декабря 2010 г. включительно, и установили, что на планете было зафиксировано как минимум 7653 природных катаклизма, иными словами, в среднем 756 случаев в год. В долгосрочной (30-летний период) ретроспективе декада с 2001 по 2010 гг. заметно выделяется по числу печальных событий. С точки зрения периодичности было зафиксировано 1822 инцидента. До 25% всех природных катастроф пришлось на наводнения, за которыми следуют лесные пожары (893 случая, или 12% от общего числа). На третьем месте грозы и удары молний (819 случая, или около 11%). В географическом плане лидирует Азия (2250 аварий природного происхождения), за которой почти без отрыва следуют обе Америки (2118). Замыкает тройку Европа (2005 катастроф) [1].
Проблема изучения и прогнозирования опасных природных и техногенных процессов приобрела в настоящее время первостепенное значение, что связано с резким обострением эколого-социально-экономической обстановки в целом ряде регионов страны, происходящей на общем фоне деградации окружающей среды. В России одним из наиболее опасных регионов, с точки зрения возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) природного и техногенного характера, является Сибирский федеральный округ (СФО).
СФО является одним самых больших округов России, он занимает площадь 5114,8 тыс. км2 (30% территории страны). Протяжённость территории с севера на юг составляет 3566 км, с запада на восток - 3420 км. По площади территории СФО занимает второе место после Дальневосточного федерального округа. Здесь проживает 20207 тыс. человек, плотность населения составляет 3,9 чел. на км2, доля городского населения - 71,1%. На территории округа расположено 12 субъектов РФ, в том числе: четыре республики - Алтай, Бурятия, Тыва, Хакасия; три края - Алтайский, Забайкальский, Красноярский; пять областей - Иркутская, Кемеровская, Новосибирская, Омская, Томская [2]. Территория округа характеризуется активным развитием опасных природных процессов и наличием значительного числа производственных объектов, которые могут стать источниками природных катастроф и техногенных аварий. Вовлечение всё новых террито-
рий округа в хозяйственное освоение, большая изношенность производственных фондов промышленных объектов, ослабление производственной, технологической и охранной дисциплины на них, возможность техногенного терроризма только усиливают вероятность аварий и катастроф природного и техногенного характера на территории региона и приводят к возникновению чрезвычайных ситуаций, сопровождающихся ущербом хозяйству округа, а нередко и человеческими жертвами.
По числу природных ЧС в СФО лидирует Иркутская область [3], отличающаяся большим разнообразием климатических, ландшафтных и геологических условий. На территории области наблюдаются различные виды природных явлений [4], наиболее вероятными и опасными из которых, способными вызвать стихийные бедствия и привести к чрезвычайным ситуациям, являются: неблагоприятные и опасные гидрометеорологические явления, лесные пожары, лавины, землетрясения. В среднем за год в результате воздействия природных процессов возникает около 10-20 ситуаций, приводящих к различным нарушениям в жизнеобеспечении населения и приносящих определённый ущерб. В целом по области в 20% случаев материальный ущерб и тяжесть последствий протекания неблагоприятных природных процессов позволяют отнести негативное воздействие природных явлений к разряду чрезвычайных ситуаций. Однако это соотношение существенно варьирует, достигая в различные годы от 3 до 55%. В среднем в год регистрируется 5-11 ЧС природного характера. Количество ситуаций незначительно варьируется по годам, отличия наблюдаются в разнообразии и интенсивности проявления регистрируемых природных явлений. Так, в 2011 г. в связи со сложной лесопожарной обстановкой зарегистрирована 21 чрезвычайная ситуация природного характера. А такие явления, как усиленные ветра, существенно низкие зимние температуры, обильные дожди, паводковые наводнения и заторооб-разования на реках наблюдаются в Иркутской области ежегодно (рис. 1).
Как видно из приведённых данных, наводнения на территории области являются одними из наиболее часто происходящих ЧС. Особенно тяжёлые последствия во время весенних половодий возникают при образовании заторов льда - в 10% случаев от общего числа наводнений всех типов. Характерной особенностью крупных рек Иркутской области является их меридиональное направление течения с юга на север.
Как правило, на реках, текущих с юга на север, во время весеннего ледохода часто образуются ледяные заторы - скопление льда в русле реки. Ледяные заторы вызывают уменьшение живого сечения реки и приводят к повышению уровня воды в местах возникновения затора и выше него, что может привести к наводнению. За последние 6 лет на территории обла-
Вероятность возникновения ЧС по видам природных ЧС
сти было зарегистрировано 9 чрезвычайных ситуаций, обусловленных весенними паводками: в 2006 г. - 4; 2007 г. - 3; в 2008 и 2009 гг. ЧС не зарегистрировано, в 2010 г. - 1, в 2011 г. - 1. На карте Иркутской области показаны районы, где наиболее часто происходят наводнения (рис. 2).
□ 3%
□ 2%
□ землетрясен ия □ сильный ветер □лесные пожары
□засуха □наводнения
Рис. 1. Степень вероятности возникновения наводнений среди ЧС природного характера
Рис. 2. Районы Иркутской области и реки с высокими предпосылками к ЧС весенних половодий
Весеннее половодье - это ежегодный подъём уровня воды в реках, вызываемый таянием снега. Высокие уровни воды характерны для рек Лена, Киренга, Нижняя Тунгуска, Бирюса, Ия, притоков Витима Чуя и Мамакан. При этом подтоплению подвергается около 90 населённых пунктов, в том числе города Киренск, Усть-Кут, Тулун, населённые пункты Качуг, Подволо-шино, Преображенка, Шиткино и др. Формирование высокого уровня половодья происходит при одновременном снеготаянии на больших площадях. Усиливающие факторы: резкое повышение температуры воздуха, выпадение обильных осадков, заторы. Гидрометеорологическими факторами, влияющими на весеннюю гидрологическую обстановку на территории области, являются:
- величина снегозапасов на территории области, особенно в горных, северных и верхнеленских районах;
- толщина ледяного покрова на реках;
- средняя месячная температура воздуха в марте-апреле;
- показатели уровней воды в реках перед ледоставом.
Негативные последствия ежегодных весенних половодий и их масштаб зависят от складывающейся метеорологической обстановки в период вскрытия большинства рек области. Высокая вероятность возникновения весенних половодий имеется у восьми районов области: Тайшетского (реки Бирюса, Туман-шет), Жигаловского (реки Лена, Тутура, Илга), Качуг-ского (реки Лена, Бирюлька), Казачинско-Ленского (р. Киренга), Усть-Кутского (р. Лена), Киренского (р. Лена), Катанского (реки Нижняя Тунгуска, Непа), Чунского (р. Чуна) (см. рис. 2).
В отличие от половодья, паводок может возникать в любое время года. Паводок - фаза водного режима реки, сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня вод в реке, возникающее в результате быстрого таяния снега, ледников, обильных дождей. Дождевые паводки характерны для левобережных притоков реки Ангары (Иркут, Китой, Белая, Ока, Ия, Уда, Бирюса) и южных притоков оз. Байкал (Утулик, Снежная, Хара-Мурин, Солзан). Паводок формируется при многодневных затяжных дождях, во время которых выпадает 1-3 и более месячных нормы осадков (на равнине - 100-200 мм, в горах - 300-500 мм). Дождевые паводки наносят наибольший ущерб, так как обычно распространяются на большую площадь. Наиболее значительными как по охвату территории, так и по величине нанесённого ущерба были паводки, прошедшие в летние периоды 1971, 1984, 1996, 2001 и 2006 гг. Особенно показательным явился дождевой паводок 2001 г., когда из-за выпадения большого количества осадков были превышены исторически зафиксированные максимальные уровни подъёма воды на реках Иркут, Китой, Белая, Ия и их притоках. Наблюдалось затопление огромных площадей, в том числе подтопление 63 населённых пунктов, расположенных на территориях 9 муниципальных образований. Пострадало более 23 тыс. человек. Летний паводок в июне-июле в результате одновременного
выпадения месячной и более нормы осадков в краткосрочный период и интенсивного таяния снега в горах Восточных Саян могут возникнуть чрезвычайные ситуации, связанные с летними паводками. Наиболее подверженными подтоплению являются поймы рек Топорок, Ия, Бирюса, Киренга, Ока (левобережные притоки реки Ангары).
Следующие один за другим паводки могут вызвать половодье. Значительный паводок может вызвать наводнение. На основе ретроспективного анализа за уровнями воды и количеством заторов с 1980 по 2009 гг. установлено, что наиболее высокая вероятность возникновения весенних наводнений характерна для следующих районов области: Катангского, Киренского, Тайшетского, Казачинско-Ленского, Усть-Кутского, Жигаловского, Нижнеудинского и Качугского.
Факторы, усиливающие наводнения на территории области, - образующиеся на реках заторы и зажоры. Затор, как известно, - это скопление льда в русле, ограничивающее течение реки. В результате происходит подъём воды и её разлив. Затор образуется обычно в конце зимы и в весенний период при вскрытии рек во время разрушения ледяного покрова. Состоит он из крупных и мелких льдин [5]. Зажор - явление, сходное с затором льда. Однако, во-первых, зажор состоит из скопления рыхлого льда (шуга, небольшие льдинки), тогда как затор есть скопление крупных и в меньшей степени небольших льдин. Во-вторых, зажор льда наблюдается в начале зимы, а затор - в конце зимы и весной.
Зажоры образуются на реках в период формирования ледяного покрова. Необходимым условием образования является возникновение в русле внутри-водного льда и его вовлечение под кромку ледяного покрова. Решающее значение при этом имеет поверхностная скорость течения (более 0,4 м/с), а также температура воздуха в период замерзания. Образованию зажоров способствуют острова, отмели, валуны, крутые повороты, сужение русла. Скопление шуги и другого рыхлого ледяного материала, образующегося на этих участках в результате непрерывного процесса образования внутри водяного льда и разрушения ледяного покрова, вызывает стеснение водного сечения. Данное гидрологическое явление характерно для осени - начала зимы, когда в период интенсивного ледообразования с верхних частей рек вниз по течению происходит движение ледяной крошки (шуги) навстречу уже установившемуся ледоставу. При этом происходит снижение пропускной способности русла реки и как следствие может произойти разлив реки по берегам, движение воды поверх льда. На территории Иркутской области образование зажоров наблюдается в отдельные годы на р. Ангара в нижнем бьефе Иркутской ГЭС на участке Усолье-Сибирское - Боково. При этом возможно резкое повышение уровня воды, подтопление пониженных участков местности дачных посёлков, расположенных в пойме реки, и пониженных участков местности населённых пунктов Усолье, Тельма, Боково.
Основными условиями возникновения заторов являются:
- сохранение ледового покрова (или значительных ледяных полей) ниже участка реки, на котором начался ледоход; значительная прочность льда к моменту вскрытия;
- скорость течения воды при вскрытии более 0,6 м/сек, способствующая торошению льда и подныри-ванию льдин под прочный ледяной покров;
- интенсивный ледоход;
- существенное изменение уклона водной поверхности (от большего к меньшему).
Чаще всего заторы льда возникают в среднем течении рек. В верховьях для их возникновения массы льда обычно бывает ещё недостаточно, а в нижнем течении пропускная способность русла увеличивается, как правило, скорее, чем идёт наращивание количества льда.
Основными причинами заторообразования могут быть [5]:
- невыполнение местными властями и населением плановых работ по предупреждению ледовых заторов;
- двойной или тройной осенний ледоход и высокий уровень воды в период замерзания реки, как правило, предшествующие заторообразованию;
- большой объём льда в русле, обусловленный низкими температурами замерзания;
- существенная зашугованность русла с осени (на 50-80%);
- повышенная толщина ледяного покрова к началу вскрытия реки (более 0,7 м);
- большая весенняя водность при холодной весне; интенсивное снеготаяние (5-7 мм/сут.) в верховьях, сопровождающееся выпадением дождей;
- образование затора льда на пике весеннего половодья или высокая волна половодья, следующая за образованием мощного затора, создающие наиболее опасную ситуацию;
- достижение поверхностной скорости течения воды значений 0,6-0,8 м/с и более, способствующей подныриванию льдин, их подсовам под неподвижный ледяной покров или торошению у кромки ледяного покрова;
- вторичное смерзание льда из-за резкого похолодания.
Для борьбы с заторами можно применять разные методы. Например, имеются предложения ослаблять лёд путём воздействия на него модификаторами (веществами, которые при соединении со льдом или водой изменяют их свойства). Ослабление льда достигается также путём опыления его зачерняющим материалом (уголь, сажа и др.). В этом случае отражательная способность льда или снега снижается до 10-15% по сравнению со свежевыпавшим снегом, когда степень отражения солнечной радиации достигает 90%. Наиболее эффективен порошок черного цвета, имеющий диаметр частиц 0,2-0,5 мм. Крупные частицы размером 0,5-1 мм остаются на поверхности льда и не обладают проникающей способностью. Практически на 1 га площади требуется 0,5-5 т зачерняющего материала. Для уменьшения толщины льда применяют теплоизоляцию из снега и др. В местах, где требу-
ется замедлить время вскрытия реки, проводят искусственное усиление ледяного покрова. Для этой цели с его поверхности зимой удаляют снег и намораживают лёд. При необходимости его усиливают заанкерива-нием в берега путём вмораживания тросов, брёвен, свай и т. п.
Различают следующие методы борьбы с зажорами: гидравлические, термические и механические. Гидравлические предусматривают создание таких скоростей потока, при которых шуга не образуется (0,4-0,5 м/с). Такие методы осуществляют путём устройства водоподпорных сооружений, выправитель-ных работ, создания поперечной циркуляции и т. п. Термические возможны при внесении в поток дополнительного тепла, например, путём подачи более тёплой воды из вышерасположенного водохранилища. Механические методы борьбы с зажорами и заторами - это, прежде всего, взрывные. Взрывные методы разрушения льда и предупреждения наводнений наносят ущерб окружающей природной среде. При решении задачи предупреждения риска наводнений одновременно создаются другие экологические риски.
В настоящей работе выполнен сравнительный анализ экологических последствий применения на реках Иркутской области взрывных технологий разрушения льда и ущерба окружающей среде. Расчеты выполнены на примере паводковой ситуации в Иркутской области в 2010 и 2011 гг.
В течение зимы 2010 г. низкий температурный режим сохранялся довольно продолжительное время, поэтому ледяной покров на реках области отличался повышенной прочностью. Максимальные запасы воды в снеге в бассейне р. Бирюса превышали норму в 2 раза, в бассейне р. Лена - в 1,5 раза, снегозапасы в бассейнах рек Витим, Киренга, Нижняя Тунгуска были около нормы и меньше неё. Аналогичные гидрометеорологические условия наблюдались в зимний период 2001 г., когда после затяжной весны наступило резкое повышение дневных температур воздуха и началось активное снеготаяние на всей территории Иркутской области. Вследствие этого наблюдались масштабные подтопления населённых пунктов Киренского, Усть-Кутского и Жигаловского районов.
Наиболее сложная паводковая обстановка сложилась в Тайшетском районе на р. Бирюса и в Чунском районе на р. Чуна. По информации главного управления МЧС России по Иркутской области, в Чунском районе на протяжении последних пяти лет практически ежегодно возникали предпосылки, связанные с подтоплениями населённых пунктов. В результате образовавшегося затора на р. Чуна был подтоплен населённый пункт Балтурино. Администрацией района была организована эвакуация 70 человек, постановлением мэра Чунского МО на территории района введён режим чрезвычайной ситуации. Другие подтопления населённых пунктов и участков дорог носили, в основном, локальный характер и были зарегистрированы на территориях Чунского, Нижнеудинского, Ну-кутского, Баяндаевского, Еланцынского, Жигаловского, Шелеховского, Зиминского, Тулунского и Тайшетского районов. В результате весеннего паводка 2010 года
было подтоплено 136 жилых домов, нарушено жизнеобеспечение 431 человека, размыто 43 участка дорог областного и федерального значения (из них на 7 участках нарушено транспортное сообщение), повреждено или разрушено 14 мостов и подходов к ним. Общий материальный ущерб, нанесённый Иркутской области весенним паводком, составил 140459,345 тыс. рублей.
В 2010 г. для проведения взрывных работ предупредительного характера и ликвидации возникающих заторов льда правительством Иркутской области было приобретено 27 т взрывчатых веществ (ВВ). Для ликвидации ледовых заторов и ослабления ледовых полей в районах области фактически было израсходовано 19,8 т ВВ, проведено 240 подрывов, устранена угроза подтопления 12 населённых пунктов (рис. 3).
В зимний период 2011 г. максимальная толщина льда на реках области в паводкоопасных районах составляла 50-84 см. Снегозапасы в бассейнах рек составляли 70-90% от нормы. Паводкоопасный период характеризовался практически одновременным таянием снежного покрова и ослаблением ледовых полей на реках всей территории области. На проведение противопаводковых мероприятий в 2011 г. из областного бюджета было выделено 11949 тыс. рублей. Муниципальными образованиями была развернута работа по ослаблению ледовых полей вокруг опор мостов, водопропускных сооружений и в других местах возможного возникновения заторов путём распиловки и чернения льда.
В перечень объектов, подвергшихся разрушению в период паводка 2011 г. на областных автомобильных дорогах, включены 22 объекта, требующие выполне-
ния ремонтных работ, из них: 3 моста (Киренский, Тайшетский, Эхирит-Булагатский районы), 3 водопропускных сооружения (Усть-Кутский, Куйтунский, Бала-ганский районы), а также 16 участков областных автомобильных дорог общего пользования. Кроме этого, в результате паводка в муниципальных образованиях области было подтоплено 8 жилых домов, в которых проживает 23 человека. Образовавшийся затор на реке Лена привёл к подтоплению населённых пунктов Сполошино и Петропавловское Киренского района. Возникновение затора в районе села Петропавловское привело к нарушению электроснабжения деревни Орлово (снесено 67 опор линий электропередач). В результате образования заторов льда на реках Нижняя Тунгуска и Непа был подтоплен населённый пункт Подволошино, и возникла угроза подтопления населённых пунктов Ика и Токма. Данная ситуация была обусловлена крайне низким уровнем воды в реках в период образования ледового покрова, что способствовало оседанию льда и формированию условий для образования заторов. К ним можно отнести возникновение заторов в районе н.п. Визирный Киренского района (р. Лена), н.п. Большой Патом Бодайбинско-го района (р. Б. Патом) и н.п. Чуя Мамско-Чуйского района, где по многолетним данным Иркутского УГМС опасные гидрологические явления ранее не наблюдались. То есть негативные последствия паводка проявили себя в 2011 г. в северных районах области, тогда как в 2010 г. наиболее пострадали южные и западные районы. В паводкоопасный период 2011 г. было израсходовано 10,848 т ВВ, при этом устранена угроза подтопления 18 населённых пунктов.
Рис. 3. Количество взрывчатых веществ, израсходованных в указанных районах Иркутской области
Таблица 1
Количество участков на реках области, наиболее подверженных заторообразованиям
Район Количество участков Водный объект
Тайшетский 1 р. Туманшет
6 р. Бирюса
8 р. Лена
Жигаловский 2 р. Илга
1 р. Тутура
4 р. Нижняя
Катангский Тунгуска
3 р. Непа
4 р. Лена
Качугский 1 р. Бирюлька
1 р. Манзурка
1 р. Ключ
Киренский 5 р. Киренга, р. Лена
Усть-Кутский 4 р. Лена
1 р. Таюра
Казачинско-Ленский 7 р. Киренга
С учётом географических особенностей территории области и исходя из многолетних наблюдений, наибольшая вероятность образования заторов прогнозируется на 49 участках рек области. Из общего числа участков заторообразований проведена систематизация по рекам и районам области.
Анализ информации по расположению и величине заторообразований на реках области позволил выявить следующую картину:
• наибольшее количество участков заторообразований происходит в следующих районах области:
- Тайшетском - 7;
- Жигаловском - 11;
- Катангском - 7;
- Качугском - 7;
- Киренском - 5;
- Усть-Кутском - 5;
- Казачинско-Ленском - 7;
• наибольшее количество затороопасных уч астков находится на реках:
- Лена - 21;
- Киренга - 7;
- Бирюса - 6;
- Н. Тунгуска - 4.
В Иркутской области в районе возможных формирований ледовых заторов находится 55 населённых пунктов на 11 реках области.
Общая площадь всех 49 затороопасных участков рек на территориях районов Иркутской области может составить 945,2 тыс. м2 = 945,2 км2 (рис. 4), наибольшие из них по площади приведены в табл. 2.
Таким образом, Иркутская область относится к регионам с повышенным риском заторобразования. Площадь зон наибольшего потенциального риска по
заторообразованиям на реках области достигает при-
2
мерно тысячу км .
Непосредственно в период половодья самым эффективным способом по ослаблению ледовых полей и оперативной ликвидации заторов льда является проведение взрывных работ. В зависимости от складывающейся обстановки, может быть израсходовано до 20 т взрывчатых материалов.
Для разрушения льда на площади можно использовать как наружные, так и подводные взрывы, причём более эффективен подводный. В этом случае от образующейся в месте взрыва газовой сферы расходится со сверхзвуковой скоростью ударная волна. Ближе к поверхности, где гидростатическое давление мало, в зоне разряжения возникает кавитация. Сама же волна частично переходит в ударную волну в воздухе, а частично отражается от свободной поверхности. Всё это происходит в течение сотых долей секунды. Воздействие газовой сферы и разрушает ледяной покров, которая не только взламывает лёд, но и выбрасывает его из получаемой майны. У различных взрывчатых веществ распределение общей энергии между газовой сферой и ударной волной различны. У бризантных ВВ относительно большая энергия уходит с вызывающей дробление твердых тел ударной волной. Фугасные заряды создают меньшую ударную волну и имеют большую энергию сжатых газов во взрывной сфере. Бризантные или фугасные свойства определяются, главным образом, скоростью детонации, которая, в свою очередь, связана с площадью закладки взрывчатых веществ.
Кьзьчисскс-Лесский; 193,4; 26%
Тайшетский; 23,9 3%
Жигьасвский; 105,4; 14%
Кьтьсгский; 105,8; 14%
Усть-Кутский; 85,5; 11%
Киресский; 239,5; 32%
Рис. 4. Площадь зон (тыс. км ) наибольшего потенциального риска заторообразования на реках в районах
Иркутской области
Таблица 2
Характеристика возможного заторного участка_
Район Населённый пункт Водный объект Длина х ширина, м
Тайшетский р.п. Шиткино р. Бирюса 1000*8
с. Бирюса 1000*3
Жигаловский с. Петрово р. Лена 200*60
с. Рудовка 200*65
Катангский с. Подволошино р. Нижняя Тунгуска 1500*30
Качугский д. Ремезова р. Лена 1000*55
с. Верхоленск 800*60
Киренский г. Киренск р. Киренга, р. Лена 1500*80
с. Алымовка р. Лена 600*35
с. Петропавловское 1500*40
Усть-Кутский г. Усть-Кут 600*35
п. Подымахино 600*45
Казачинско-Ленский с. Казачинское р. Киренга 700*50
д. Кутима 700*50
19800
20000
15000
10000
5000
6400
□ кг. ВВ
/ Л 4100
ггу т
2007г.
2008г.
2009г.
2010г.
2011г.
Рис. 5. Годовой расход взрывчатых веществ для разрушения ледового покрова на реках Иркутской области
Несмотря на серьёзные недостатки взрывного разрушения льда (взрывы конденсированных ВВ наносят вред окружающей среде), оно всё же находит применение в критических ситуациях. Это связано с тем, что ВВ обладают важным технологическим преимуществом - компактностью при значительной мощности, которая непосредственно воздействует на лёд.
Наиболее оптимальный способ - разрушение льда направленным взрывом. Направленный взрыв при оптимальных параметрах даёт площадь майны на 50-70% больше, чем от взрыва одного заряда той же мощности. Благодаря выбросу льда очистка майны может достигать 50%. Наибольшие трудности, возникающие при организации взрывов, связаны с ручным характером подготовительных работ.
В практике ликвидации заторов на территории Иркутской области наиболее часто применяют Аммонит № 6 ЖВ - порошкообразное аммиачно-селитренное взрывчатое вещество, характерной особенностью которого является использование в его составе водоустойчивой селитры марки ЖВ.
Определено, что в паводкоопасные периоды 2007-2011 гг. для ликвидации угрозы подтопления населённых пунктов и других объектов на территории области всего было израсходовано 43,848 т взрывчатых веществ (рис. 5).
Как правило, при оценке экологического риска применяемых в промышленности ВВ в настоящее время учитывают только токсичные газы, которые образуются в процессе химической реакции взрывчатого превращения (в основном, NO2 и СО). На рис. 6 приведены результаты расчёта объёма этих газов, дополнительно поступивших в атмосферу при выполнении работ по ликвидации заторов в 2010 г. в районах Иркутской области. Экологический ущерб, рассчитанный в соответствии с приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору [6], составил 259 тыс. руб. в 2010 г. и 138 тыс. руб. - в 2011 г. Общий экологический ущерб от применения взрывных методов разрушения заторов за 5 лет (2007-2011 гг.) составил около 1 млн руб.
0
200000 -150000 -100000 -50000 -
0
161
400.
26900
12750
765
440
24000
□ N0
□ СО
11287,5
>0^
677
3625 1
657
27625
7960
о а
о
о 2 (в
(в £
о
I-
о
(в
§ * О
<3 «
О
.Ь Б
Рис. 6. Объём токсических газов (л) относительно применённых взрывчатых веществ в 2010 г. по районам Иркутской области
Дополнительными способами ликвидации заторов и разрушения ледовых полей на реках области являются пропиливание и чернение ледовых полей. К примеру, в 2011 г. лёд был пропилен на площади 3,2 км2 и зачернён на площади 1,6 км2.
Суммарные затраты из бюджета области на противопаводковые мероприятия, включая ликвидацию заторов, приведены на рис. 7, а материальный ущерб от наводнений на территории Иркутской области представлен на рис. 8.
30000 25000 20000 15000 10000 5000 0
еооег. еоозг. еоо4г. еообг. еообг. еоо7г. еоо8г. еооэг. еоюг. ео11 г.
Рис. 7. Средства, выделенные на проведение противопаводковых мероприятий в Иркутской области, тыс. руб.
Рис. 8. Материальный ущерб от наводнений на территории Иркутской области, млн руб.
В регионах, где имеются аналогичные проблемы, используют те же способы борьбы с заторообра-зованиями на реках. К примеру, власти Якутии в 2011 г. на проведение противопаводковых мероприятий направили 158,3 млн руб. Чтобы не допустить затопления населённых пунктов, специалисты распиливали и зачерняли углем лёд в восьми районах на 51 участке рек Лена и Колыма общей площадью 875 гектаров. Кроме того, на проведение взрывных работ в местах затора предусмотрено 120 т взрывчатки. В Красноярском крае - около 20 т.
В заключение следует отметить, что борьба с заторами льда на реках - дело весьма трудное как по условиям производства работ, так и потому, что река не может вскрыться без заторов, если они для неё характерны. Возникновению заторов способствует и деятельность человека - создание ледовых переправ. Заторов нельзя избежать, их можно лишь несколько ослабить или переместить на другое место. Безуслов-
но, всё сказанное относится не ко всем заторным участкам рек и не к каждому году. Главное, к чему необходимо стремиться при борьбе с заторами - это регулирование стока ледового материала, увеличение применения безвзрывных методов разрушения льда. Активные меры борьбы с заторообразованиями (применение взрывчатых веществ) являются оперативными, используются в исключительных случаях, когда существует реальная опасность жизни людей, затопления населённых пунктов и других объектов.
Необходимо отметить, что заторы льда, приводящие к разливу рек, вызывают не только негативные последствия. Не следует забывать и о повсеместном положительном влиянии обводнения сельхозугодий и удобрению пойменных почв минеральными компонентами. Следовательно, с заторами необходимо не только бороться, но и умело, правильно и эффективно регулировать их мощность и продолжительность.
Библиографический список
1. Природные катастрофы: ужасающая статистика десятилетия [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.tourprom.ru/news//12473
2. Тимофеева С.С., Гармышев В.В., Хисматуллин С.Р. Пожарные риски в административных центрах Сибирского федерального округа // Безопасность в техносфере. 2011. № 5. С. 62-66.
3. Тимофеева С.С., Морозова О.В., Эглит В.Э. Мониторинг наводнений на территории Иркутской области на основе ретроспективного анализа // Вестник ИрГТУ. 2011. № 9 (56). С. 82-89.
4. Тимофеева С.С., Латышев С.В., Лощенко К.А., Потемкин В.Л. Мониторинг опасных природных явлений на территории
Иркутской области // Вестник ИрГТУ. 2010. № 3 (43). С. 30-35.
5. Бузин В.А., Зиновьев А.Г. Ледовые процессы и явления на реках и водохранилищах: монография. Барнаул: Изд-во ООО « Пять плюс», 2009. 168 с.
6. Об утверждении формы расчёта платы за негативное воздействие на окружающую среду и порядка заполнения и представления формы расчёта за негативное воздействие на окружающую среду: приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 05 апреля 2007 г. № 204 (в редакции приказа Ростехнадзора от 27.03.2008 г. № 182).
