CC BY
106
ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013
*
учебник для вузов / В. Н. Шульгин // Под ред. В. А. Пучкова. — М. : Академический проект, Екатеринбург : Деловая книга, 2010. - 684 с.
2. Тенденция роста катастрофических наводнений на территории Российской Федерации / Г. М. Нигметов [и др.] // Технология гражданской безопасности : науч.-техн. журнал ФЦ ВНИИ ГОЧС. - 2003. - № 1-2. - С. 37-44.
3. Зонирование территории Российской Федерации по величине риска от наводнений / Г. М. Нигметов [и др.] // Технология гражданской безопасности : науч.-техн. журнал ФЦ ВНИИ ГОЧС. - 2003. -№ 1-2. - С. 30-35.
4. Герасимович, А. И. Математическая статистика / А. И Герасимович, Я. И. Матвеева. - Мн. : Высшая школа, 1978. -200 с.
5. СНиП 2.06.15-85. Инженерная защита территории от затопления и подтопления. - М. : Госстрой СССР, 1986. - 25 с.
БОКАРЕВ Александр Иванович, кандидат технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры
«Безопасность жизнедеятельности» Омского государственного технического университета (ОмГТУ). КОРБУТ Владимир Валентинович, кандидат педагогических наук, начальник Главного управления Министерства по чрезвычайным ситуациям России по Омской области.
КОРЧАГИН Анатолий Борисович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности» ОмГТУ. МАТВЕЕВ Владимир Николаевич, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности» ОмГТУ. Адрес для переписки: bgd@omgtu.
Статья поступила в редакцию 27.11.2012 г.
© А. И. Бокарев, В. В. Корбут, А. Б. Корчагин,
В. Н. Матвеев
УДК 624.136:627.152.153 А. И. БОКАРЕВ
В. Н. МАТВЕЕВ А. Б. КОРЧАГИН И. С. МАЗУР
Омский государственный технический университет
РАЦИОНАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА «ЗАТОН»
ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ
ПРИ ВЕСЕННЕМ ПОЛОВОДЬЕ
НА РЕКЕ ИРТЫШ
Использование заградительных инженерных сооружений позволяет снизить или исключить материальный ущерб и защитить людей от гибели. В настоящее время для Омской области актуально формирование системы инженерной защиты населенных пунктов от затопления при прохождении весеннего половодья. Дамбы обвалования или водоналивные дамбы — наиболее рациональные средства инженерной защиты населенных пунктов от затопления. При оперативном устранении заторов используют взрывы.
Ключевые слова: заградительное инженерное сооружение, дамба обвалования, водоналивная дамба.
Последствия наводнений периодически оцениваются государственными организациями и научными сообществами с целью совершенствования систем инженерной защиты населенных пунктов от затопления и пойменных земель от деградации [1, 2].
Инженерная защита предполагает строительство (установку) и эксплуатацию заградительных инженерных сооружений, например, дамб обвалования, водоналивных дамб, ледяных плотин и т.д. [3, 4].
Использование заградительных инженерных сооружений может снизить или исключить материаль-
ный ущерб и гибель людей, а также снизить или исключить тенденцию деградации пойменных земель, несмотря на невозможность предотвращения наводнений, как и других чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.
Данное положение объясняется тем, что наводнения наносят значительный материальный ущерб населенным пунктам, во-первых, вследствие их затопления и, во-вторых, вследствие регулирования каскадом водохранилищ объема стока поверхностных вод на реках и ограничения объема воды для
Рис. 1. Вид участка реки Иртыш Советского административ ного округа г. Омска на снимке со спутника
Рис. 2. План того же участка реки Иртыш
естественного полива или увлажнения поименных земель, приводящего к деградации, например, засолению и лишению продуктивных трав и т.д.
На территории ОмскоИ области опасный подъем уровня воды в реке Иртыш наблюдается в конце апреля за счет активного таяния снега на территории области, в горных районах Республики Казахстан и в ходе природоохранных попусков поверхностной воды каскадом водохранилищ, расположенных на территории Республики Казахстан. Основным результатом опасного подъема уровня воды в реке Иртыш является периодическое затопление ряда населенных пунктов, расположенных в долине реки Иртыш, входящих в состав Черлакского, Омского, Горьковского, Нижнеомского, Муромцевско-го, Большереченского, Тарского, Знаменского, Тев-ризкого и Усть-Ишимского районов. Следовательно, существует явная потребность в установке временных или строительстве постоянных заградительных инженерных сооружений [1, 2].
Вследствие регулирования стока поверхностных вод реки Иртыш каскадом водохранилищ в Республике Казахстан нарушена периодичность естественного удобрительного полива пойменных земель. Продуктивность пойменных земель снизилась на низких участках в 2 раза, на высоких — в 8—10 раз. Как результат, до 25 % пойменных земель Омской области полностью лишены естественного режима увлажнения, что способствует их засолению и лишению растительности и еще 55 % пойменных земель подверглись вторичному засолению. Этот процесс продолжается, что приводит к сокращению площадей заливных лугов и пойменных водоёмов (пойменных рек, губ, озёр, стариц).
В данной ситуации использование временных заградительных инженерных сооружений, например ледяных плотин (утолщений льда участков реки, прилегающих к пойменным землям) обеспечит образование ледяных заторов с целью затопления пойменных земель, используемых в сельскохозяйственном производстве [1, 2].
Уместно также отметить, что состояние реки не улучшается в результате производимых работ по углублению дна и добыче песка. Последствия такой деятельности представлены на снимке со спутника [5] (рис. 1) и плане того же участка (рис. 2). На плане видно, как неестественно выглядит правый берег Иртыша вблизи улиц Загородной и Песчаной. Ир-
тыш — «землерой», оправдывая свое название, способен к восстановлению своего естественного состояния, если этому процессу не мешать. Прекрасно осознавая это и при этом руководствуясь сиюминутными интересами, человек потребительским своим отношением губит реку.
Анализ отчетных документов ГУ МЧС России по Омской области и министерств Омской области по вопросу инженерной защиты населения и территорий показал, что уровень инженерной защиты низок и не обеспечивает снижения или исключения материального ущерба при прохождении весеннего половодья. При этом на ликвидацию последствий от затопления территорий выделяются значительные средства.
Из приведенных сведений следует, что в настоящее время для Омской области актуальна проблема формирования системы заградительных инженерных сооружений для защиты населенных пунктов от затопления и пойменных земель от деградации при прохождении весеннего половодья на реке Иртыш. Вполне очевидно, что заградительные инженерные сооружения, используемые для защиты населенных пунктов от затопления, должны быть экономически эффективными, т. е. единовременные капитальные затраты на строительство или установку заградительных инженерных сооружений и ежегодные эксплуатационные расходы на их содержание должны быть не более среднегодового ущерба от затопления в случае их отсутствия [6]:
К <(М-Г )Н
зис ' зис' з1
(1)
где Кзис — единовременные капитальные затраты на строительство заградительного инженерного сооружения;
М — материальный ущерб, причиняемый территории от затопления;
Гзис — ежегодные расходы по эксплуатации заградительного инженерного сооружения;
Нзис — нормативный срок окупаемости заградительного инженерного сооружения.
Теоретические исследования и практический опыт свидетельствуют, что экономическая эффективность заградительных инженерных сооружений достигается рациональностью, т.е. соответствием их предназначения следующим основным так называемым «внутренним» факторам [3, 6]:
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 ЭКОЛОГИЯ
ЭКОЛОГИЯ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013
*
Рис. 3. Вид территории жилого массива «Затон»
Рис. 4. Принцип защиты территории от затопления водоналивной дамбой
— виду профильной деятельности населенного пункта или виду использования пойменной земли;
— степени заселенности (использования) и застройки населенного пункта;
— рельефу местности, на котором расположен населенный пункт или участок пойменной земли;
— прогнозируемому уровню подъема воды при наводнении.
Так, используя внутренние факторы населенного пункта, можно выбрать тип заградительного инженерного сооружения.
Предлагается общий подход к решению подобной задачи на примере жилого массива «Затон» Чер-лакского муниципального района Омской области. Жилой массив «Затон» рабочего поселка Черлак был создан в 1950 году для временного проживания рабочих Иртышского пароходства. Он расположен на левом берегу реки Иртыш в пойменной части и в устье протоки «Дробышевская»; предназначен для отстоя, ремонта и зимовки судов флота (рис. 3). На его территории расположено до 50 типовых одноэтажных домов и один двухэтажный 18-квартирный жилой дом. Численность населения составляет около 300 человек. С началом весеннего половодья и ледохода на реке Иртыш существует постоянная угроза затопления жилого массива «Затон». Затопления происходили в 1966, 1969, 1971, 1972, 1973, 1977, 1994, 2001, 2003, 2006, 2009 годах.
Причины затопления — расположение жилого массива «Затон» в пойменной части долины реки Иртыш, опасный подъём уровня воды, связанный с образованием заторов льда на участке реки Иртыш от 1988 до 1986 км, и отсутствие заградительных инженерных сооружений. Площадь затопления достигает 34 га. Время затопления территории составляет около 12 часов, продолжительность затопления — до 18 суток. При этом общий материальный ущерб достигал 3 млн рублей.
В связи с тем, что территория жилого массива «Затон» освоена и обжита населением, а также содержит опасный производственный объект и пери-
Рис. 5. Пример использования водоналивной дамбы
одически затапливается, то необходимо учитывать отношение удаления жилой и производственной зоны от берега реки Ьуд и прогнозируемой протяженности зоны затопления территории от берега реки Взон, определяемой выражением:
Ь /В <1, (2)
уд зон ' '
Первый шаг к строительству постоянных заградительных инженерных сооружений для защиты жилого массива «Затон» от затопления был сделан в феврале 2002 года. Комплексная группа специалистов провела исследование территории жилого массива «Затон», были получены следующие результаты:
1. Территория жилого массива «Затон» рп Чер-лак, проживающее на ней население, жилые, хозяйственные и производственные строения находятся в зоне периодического затопления при прохождении весеннего половодья, что не обеспечивает безопасность проживания людей в данном районе, постоянно нарушает их нормальную жизнедеятельность. Для населенного пункта «Затон» выражение (2) является определяющим в пользу строительства постоянных заградительных инженерных сооружений или установку временных.
2. Рациональным способом инженерной защиты населения и территории жилого массива «Затон» от затопления является строительство дамбы обвалования протяженностью до 4 км.
Сибирским региональным центром по делам ГО, ЧС и ликвидации последствий стихийных бедствий были разработаны материалы по нормативной обоснованности строительства объектов производственно гражданского назначения в населенных пунктах Омской области на постоянно затапливаемых территориях, в частности, жилого массива «Затон» Черлакского района. Согласно приведенному экономическому расчету, по статье «Затраты на выполнение мероприятий по защите территорий от затопления путем строительства защитной дамбы», запланировано выделение более 25 млн рублей.
Временным рациональным способом инженерной защиты жилого массива «Затон» от затопления в угрожающий период может служить установка водоналивной дамбы (рис. 4) [7]. Установка водоналивных дамб позволяет в течение нескольких десятков минут и при минимальных трудозатратах организовать надежную защиту жизненно важных промышленных объектов, школ, больниц, жилых домов и т.д. от затопления при весеннем половодье (рис. 5).
В настоящее время для защиты населенных пунктов и промышленных объектов от половодья (паводка) на реках обычно используются мешки с песком. Укладка защитных дамб из мешков с песком требует много времени, ручного труда и больших материальных затрат. Установка водоналивной дамбы — уникальный способ инженерной защиты населенных пунктов от затопления. Такой способ инженерной защиты населенных пунктов от затопления при наводнениях на реках широко используется в США и в странах Европы.
Имеется информация о предложениях российских поставщиков водоналивных дамб, например, [8].
В связи с тем, что повсовместно использовать заградительные инженерные сооружения для защиты населенных пунктов от затопления практически невозможно, то необходимо использовать и оперативный способ инженерной защиты населенных пунктов от затопления. Он заключаются в ликвидации заторов льда взрывным способом [4].
При применении данного способа группа взрывников выходит до ледохода на лед в районе прогнозируемого участка формирования затора льда и дробит лед взрывами. Дробление льда позволяет обеспечивать сохранение живого течения реки и, следовательно, снизить зону затопления населенного пункта.
В случае ледохода для оперативной ликвидации заторов льда применяют бомбардировочную авиацию, а также минометы и артиллерию. Однако в целом их применение для оперативной ликвидации ледовых заторов мало эффективно по следующим причинам: трудность прицельного попадания в замок затора, подрыв на большой глубине, малая серия (5 — 6 бомб) в одном вылете. Кроме того, стоимость одного вылета самолета весьма высокая.
В настоящее время для оперативной ликвидации ледовых заторов, а также для защиты мостов, гидротехнических сооружений, населенных пунктов и других объектов в период ледохода разработан опытный образец вертолетной дистанционной системы дробления льда заторов зарядами взрывчатых веществ на базе вертолета Ми-8. Отличительной особенностью вертолетной дистанционной системы дробления льда является то, что при ее применении полностью исключается выход взрывников на поверхность льда затороопасного участка реки. Это существенно повышает безопасность взрывных работ и дает возможность проводить их в период активного ледохода.
В заключение следует сказать, что выбор наиболее оптимального способа инженерной защиты населенного пункта от затопления определяется значениями его внутренних факторов, приведенных ранее. Для исключения затопления населенных пунктов при прохождении половодья наиболее рациональными способами инженерной защиты следует считать строительство дамб обвалования или установку водоналивных дамб, а для оперативной
защиты населенных пунктов от затопления следует использовать дробление льда заторов взрывом.
Каждый из изложенных способов инженерной защиты населения и территорий от затопления при наводнениях на реках должен проводиться заблаговременно и по единому плану. В ряде случаев они дополняют друг друга, и только в этом случае населенные пункты будут надежно защищены от затопления.
Библиографический список
1. Шахраманьян, М. А. Научные проблемы снижения рисков, смягчения последствий и оперативного реагирования на последствия наводнений в Российской Федерации / М. А. Шахраманьян, А. И. Запорожец, Л. Г. Одинцов // Технология гражданской безопасности. — 2003. — № 1 — 2. — С. 28-29.
2. Тенденция роста катастрофических наводнений на территории Российской Федерации / Г. М. Нигметов [и др.] // Технология гражданской безопасности. — 2003. — № 1-2. —
С. 37 — 44.
3. СНиП 2.06.15 - 85. Инженерная защита территории от затопления и подтопления. — М. : Госстрой СССР. 1986. — 25 с.
4. Инженерная защита населения и территорий в чрезвычайных ситуациях : учебник для преподавателей и обучаемых Института развития МЧС России. Т. 1. Ч. 1 / В. Н. Шульгин [и др.] ; под общ. ред. д-ра. хим. наук, проф. В. Ф. Мищенко. — М. : АГЗ, 2005. — 168 с.
5. Спутниковые снимки городов России. Омск [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://tchaykovsky.com/russie/ galer77_rus_4.htm (дата обращения: 25.10.2012).
6. Защита территорий от затопления и подтопления. — М. : Гос. изд. лит. по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1963. — 267 с.
7. Водоналивные дамбы. — М. : Политехника, 2010. — 4 с.
8. Водоналивные дамбы и плотины для защиты от павод-
ков и осушения участков: [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://septik.pul.ru/goods/178406vodonalivnyye_
damby_plotmy?r_page = 4%2Fform-contact (дата обращения: 25.10.2012).
БОКАРЕВ Александр Иванович, кандидат технических наук, доцент (Россия), профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности».
МАТВЕЕВ Владимир Николаевич, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности». КОРЧАГИН Анатолий Борисович, кандидат технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности».
МАЗУР Ирина Сергеевна, инженер кафедры «Безопасность жизнедеятельности».
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 27.11.2012 г.
© А. И. Бокарев, В. Н. Матвеев, А. Б. Корчагин,
И. С. Мазур
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 ЭКОЛОГИЯ
