CC BY
85
ПРОГНОЗ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЕЙ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ВЫСОКИХ ВОД В БАССЕЙНАХ РЕК АРГУН И СУНЖА
Н.К. Пономарёв, Е.К. Синиченко
Кафедра гидравлики и гидротехнических сооружений Инженерный факультет Российский университет дружбы народов ул. Орджоникидзе, 3, Москва, Россия, 115419
В статье рассматривается изменение уровневого режима реки Сунжа при прохождении максимальных расходов воды проектной вероятностью превышения и возможного подтопления или затопления территорий, прилегающих к ней.
Ключевые слова: гидрологическая безопасность, максимальные расходы: воды, уровни воды, прогноз, затопление, подтопление.
Прогноз наивысших уровней при прохождении катастрофических паводков связан с гидрологической безопасностью и отражает современный подход к экстремальным природным явлениям, происходящими в мире и в России.
Основной задачей гидрологических прогнозов в настоящее время является определение расчетных паводков и соответствующих им уровней. Методы оценки расчетных паводков подвергаются существенной ревизии. В России главным документом по гидрологическим расчетам является СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных гидрологических характеристик», рекомендующий определять расчетный максимальный расход в зависимости от уровня ответственности сооружения, который, в свою очередь, назначается от степени материального и физического ущерба, возможно нанесенного после аварии сооружения.
Анализ динамики развития подходов к нормированию максимальных проектных расходов показывает три последовательно применяющихся критерия выбора расчетного паводка [7]:
— первый основывался на общих соображениях;
— второй (современный) исходит из ущербов, особенно угрозы жизни человека;
— третий (нарождающийся) — базируется на анализе риска, в частности приемлемого социального риска (табл. 1).
Таблица 1
Структура выбора расчетных паводков, принятая в большинстве стран мира
Категория риска Потери людей, N Экономический, социальный и экологический ущерб Расчетный паводок Поверочный паводок
Высокая > N Чрезвычайный % от PMF или 0,1—0,02% PMF или 0,02—0,01%
Значительная 0-N Значительный % от PMF или 0,2—0,1% или ERA % от PMF или 0,10—0,2% или ERA
Низкая 0 Минимальный 1% 1—0
Примечание: PMF — Probable Maximum Flood — максимальный вероятный паводок; ERA — Economic Risk Analysis.
В мировой практике все чаще для определения значения максимальных среднесуточных и мгновенных (срочных) расходов различной вероятности превышения используют технологию расчета РМР (Probable Maximum Precipitation) — максимальные вероятные осадки (с использованием распределения Жибра) и процедуру максимизации осадков и паводков для получения значений РМР и PMF.
На предварительном этапе выполнения прогнозирования максимальных расходов проектной вероятностью превышения и соответствующих им уровней был проработан имеющийся материал по гидрологической изученности района [1].
Гидрологическая сеть в бассейне р. Сунжа от истока до п. Брагуны развита слабо. На площади водосбора F = 12 200 км2 постоянных водомерных постов с периодом наблюдений более 30 лет — семь. Посты расположены неравномерно по территории, на малых реках вообще отсутствуют. На р. Сунжа насчитывается три поста, на притоках Сунжи р. Асса — два поста, р. Аргун — два поста. По данным МЧС, с начала 1980-х гг. регулярных наблюдений практически не велось, и в период известных событий на Северном Кавказе даже имеющиеся пункты наблюдения были разукомплектованы.
В районе впадения р. Аргун в р. Сунжу наблюдения не производились. Питание р. Сунжи смешанное. Водный режим в верхнем ее течении почти полностью определяется за счет осадков, выпадающих на водосбор преимущественно в летний период, а также грунтовых вод.
Ниже впадения р. Асса и Аргун, питающихся главным образом высокогорными снегами и ледниками, режим р. Сунжи приобретает основные черты режима высокогорных рек. В связи с этим годовой ход уровня воды характеризуется в верхнем течении (до впадения р. Асса) слабо выраженным половодьем и устойчивой и длительной меженью, которая нарушается дождевыми паводками, формирующими в период с июня по август, иногда (при затяжных дождях) по сентябрь, годовые максимумы.
После впадения р. Асса годовой ход уровня воды характеризуется подъемом при весенне-летнем половодье, начинающемся в апреле от таяния снега в равнинной и предгорной частях бассейна и достигающих наибольшей высоты в июне— июле, в период наиболее интенсивного таяния ледников и высокогорного снега в бассейнах р. Асса и Аргун.
Длительный спад заканчивается в сентябре—октябре устойчивой осенне-зимней меженью. С апреля по август здесь происходит такое количество паводков, которые, накладываясь на высокие уровни половодья, также формируют наивысшие годовые уровни.
Также в период половодья наблюдается суточный ход уровня воды, обусловленный суточным ходом температуры воздуха и интенсивностью дождевых паводков. Амплитуда суточных колебаний, по данным наблюдений, на р. Аргун составляет 30—240 см, на р. Сунжа — 80—170 см.
В бассейне р. Сунжи от истока до с. Брагуны насчитывается 68 ледников, площадью обледенения 27,4 км2, что составляет 0,22% площади водосбора.
Основные гидрологические характеристики приведены в табл. 2—9.
Пономарёв Н.К., Синиченко Е.К. Прогноз изменения уровней при прохождении высоких вод.
Таблица 2
Гидрометрические посты
№ по списку наблюдений Река — пункт Период наблюдений Площадь водосбора, км Расстояние от истока, км Средняя высота водосбора, м
303 Аргун — с. Дуба-Юрт 35 3 190 103 1 920
291 Сунжа — с. Брагуны 41 12 200 257 1 370
Таблица 3
Характеристика уровня воды (в см над условным нулем)
№ Река — пункт Отметка нуля графика, м Наименование Высшие Годовая ам-
Приводка к нулю графика, м характеристик уровни поло- плитуда, м
водья, см
303 Аргун — 335.96 средний 187 1.59
с. Дуба-Юрт 0.07 высшии 460 4.46
низший 122 1.01
291 Сунжа - 29.49 средний 271 2.52
с. Брагуны 0.13 высший 492 4.90
низший 134 1.30
Таблица 4
Уровни воды различной обеспеченности (в см над нулем графика)
№ Река — пункт Максимальные
Обеспеченность, %
1 3 5 10 25 50
303 Аргун — с. Дуба-Юрт — — — — — —
291 Сунжа — с. Брагуны 570 510 475 430 336 270
Таблица 5
Максимальные расходы воды (О м3/час) за половодье различной обеспеченности
№ Река — пункт Характеристика За период наблюдения Максимальные расходы обеспеченности
тах средн.
О м3/с О м3/с 1% 2% 5% 10% 25%
303 Аргун — с. Дуба-Юрт Оср. сут 524 186 549 473 371 295 203
Оср 690 242 733 643 522 429 306
291 Сунжа -с. Брагуны Оср. сут 1 040 378 1 110 978 810 672 485
Оср 1 200 437 1 270 1 130 935 780 567
Таблица 6
Наибольшие наблюденные и 1% максимальные расходы дождевых паводков и половодья
№ Река — пункт Максимальный расход воды м3/с
наблюденный 1% обеспеченности
дождевой О1 половодный О2 дождевой О1 половодный О2
303 Аргун — с. Дуба-Юрт 232 690 236 733
291 Сунжа — с. Брагуны — 1 200 — 1 270
Таблица 7
Характеристики кривой связи О = f(H) Сунжа — с. Брагуны
Максимальные
Р, % 1 3 5 10 25 50
Н, см 570 510 475 430 336 270
Оср, м3/с 1 270 1 040 935 780 567 380
Таблица 8
Параметры кривой обеспеченности максимальных срочных расходов
№ Река — пункт О, м2/с Су Сз с5 с.
303 Аргун — с. Дуба-Юрт 251 0.54 1.9 3.5
291 Сунжа — с. Брагуны 443 0.52 1.5 2.9
Таблица 9 Максимальные срочные расходы вероятностью превышения
№ Река — пункт Расход, м3 Вероятность превышения, Р %
0,01% 0,1% 1%
303 Аргун — с. Дуба-Юрт Оср 1 303 1 015 733
291 Сунжа — с. Брагуны Оср 2 076 1 648 1 270
При экстремальных совпадениях природных факторов, влияющих на водность р. Аргун и р. Сунжа, возможно появление максимальных расходов малой вероятностью превышения, при этом изменяется уровневый режим рек:
р. Сунжа — с. Брагуны
при прохождении максимальных расходов:
бср 1%% = 1270 м3/с, повышение уровня составит Н = 5,7 м над нулем графика, отметки V 35,66 м;
Qср 0,1% = 1648 м3/с, повышение уровня составит Н = 6,2 м над отметкой нуля графика, т.е. достигнет отметки V 35,69 м;
Qсp 0,01% = 2076 м3/с, Н = 6,7 м, V 36,19 м.
р. Аргун — с. Дуба-Юрт
Данных по уровенному режиму нет, но, сопоставляя данный створ с аналогичными в бассейне р. Сунжи, можно предположить, что при прохождении расходов
Qсp 1% = 733 м3/с, повышение уровня на Н = 4,9 м отметка V 340,9 м.
Qсp 01% = 1015 м3/с, уровень в реке поднимется на Н = 5,7 м, достигнет отметки V 341,7 м;
при Qсp 0,01% = 1303 м3/с, Н = 6,5 м, V 342,5 м.
ПономарёвН.К., Синиченко Е.К. Прогноз изменения уровней при прохождении высоких вод...
Таблица 10
Сводная таблица
№ Река — пункт Прогнозируемые величины Обеспеченность, Р, %
0,01% 0,1% 1%
303 Аргун — с. Дуба-Юрт й^ м3/с 1303 1015 733
Н, м 6.5 5.7 4.9
V, м 342.5 341.7 340.9
291 Сунжа — с. Брагуны Оср' м3/с 2070 1648 1270
Н, м 6.7 6.2 5.7
V, м 36.19 35.69 35.66
Учитывая суточные колебания уровней, возможно превышение данных отметок в среднем на 1,3 м (отметки приняты по данным гидропостов).
Учитывая данные по опорным пунктам р. Сунжа — г. Грозный, р. Аргун — с. Дуба-Юрт, р. Сунжа — п. Брагуны, а также историческое развитие русл, дает возможность предположить, что в створе слияния рек Аргун и Сунжа при прохождении максимальных расходов проектной вероятности превышения от 1% до 0,01% обеспеченности, уровни могут подняться на 5^6,5 м, а при прохождении выдающихся половодий в районе слияния возможен подпор в верх по течению р. Сунжи, вызванный большей водностью и большим продольным уклоном р. Аргун, с возможностью русловых деформаций.
Приведенные результаты являются предварительными, так как для детального анализа и прогноза водного и уровневого режима р. Сунжи и ее притоков в интересующих районах необходима дополнительная информация о морфометрии русла, исследования с применением методов математического моделирования и лабораторных проверок воздействия потока на изменения русловых процессов.
ЛИТЕРАТУРА
[1] Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 8: Северный Кавказ. — Л.: Гидрометеиздат, 1973.
[2] СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. С.-Петербург. ГГИ. 2004 г.
[3] Асарин А.Е. и др. Современные подходы к нормированию и оценке максимального речного стока. № 1. АО НИИЭС. — М., 1998.
[4] Международное руководство по методам расчета основных гидротехнических характеристик. — Л.: Гидрометеиздат, 1984.
[5] Международный симпозиум по паводкам и их расчетам. — Л.: Гидрометеиздат, 1969.
[6] Расчеты паводочного стока. Методы расчетов на основе мирового опыта. — Л.: Гид-рометеиздат. 1978.
[7] Разработка предложений по приведению водосбросных сооружений и/или режима работы действующих гидроузлов в соответствии с современными характеристиками максимального расчетного стока. Технический отдел. АО НИИЭС, 1998.
FORECAST OF CHANGE OF LEVELS WHEN PASSING HIGH WATERS IN BASINS OF THE RIVERS ARGUN AND SUNZHA
N.K. Ponomarev, E.K. Sinichenko
Department of Hydraulics and Hydraulic Structures Engineering faculty Peoples' Friendship University of Russia Ordzhonikidze str., 3, Moscow, Russia, 115419
Change of a water and water levels mode of the rivers when passing the maximum expenses by design probability of excess.
Key words: hydrological safety, maximum expenses of water, water levels, forecast of flooding and floodings of territories.
