CC BY
14
ФИЗИКА
УДК 551.577.61
РЕЗУЛЬТАТЫ АПРОБАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННОГО МЕТОДА ОПОВЕЩЕНИЯ О ЛИВНЕВЫХ ПАВОДКАХ НА СЕВЕРНОМ КАВКАЗЕ
© 2010 г. К.Б. Лиев
Высокогорный геофизический институт, High-Mountain Geophysical Institute,
пр. Ленина, 2, г. Нальчик, 360030, Lenin St., 2, Nalchik, 360030,
vgikbr@rambler. ru vgikbr@rambler. ru
Рассматриваются возможности радиолокационного оповещения о паводках и селях ливневого происхождения, приводящих к большим материальным потерям и человеческим жертвам. Предлагается метод оповещения о них, основанный на радиолокационном измерении количества осадков в бассейне водосбора. Для повышения эффективности такого оповещения разработан радиолокационный метод измерения смешанных осадков (ливень с градом), являющихся наиболее частой причиной формирования паводков и селей в горных районах. Апробация усовершенствованных методов измерения осадков и оповещения о ливневых паводках в реальных условиях показала обнадеживающие результаты.
Ключевые слова: радар, паводок, сель.
The possibilities of radar warning about floods and torrents of heavy shower origin, leading to big material losses and human sacrifices are considered. The method of warning about them, based on radar measurement ofprecipitation amount in the watershed basin is proposed. For enhancement of such warning effectiveness the radar method of measurement mixed precipitation (rain with hail), which is the most frequent reason of floods and torrents of rain origin formation in mountain areas is designed. The approbation of improved methods ofprecipitation measurement and warning about shower floods in natural conditions showed encouraging results.
Keywords: radar, flood, torrent.
Ущерб от прохождения паводков и селей в целом по стране весьма значителен, но может быть снижен, и вредное воздействие сведено к минимуму при правильной научно обоснованной организации прогноза и борьбы с паводками.
Суть предлагаемого метода оповещения заключается в выработке сигнала оповещения в момент достижения суммы выпавших и ожидаемых осадков порогового значения, необходимого для возникновения паводка или селя, рассчитываемого по формуле Q = Q + Q2 + Q3, где Q1 - количество (слой) осадков, выпавших в водосборе селеопасного очага за последние 24 ч, мм; Q2 - количество осадков, выпавших за предыдущие 10 сут, с учетом весовых коэффициентов, уменьшающихся по мере давности; Q3 - количество осадков, ожидаемых в ближайшие часы.
Количество осадков предлагается измерять с помощью автоматизированной радиолокационной системы АСУ МРЛ, которая осуществляет расчет полей интенсивности осадков J, мм/ч, в радиусе репрезентативности порядка 120 км одно- и двухволновым методами, предложенными в работах [1-3].
Анализ данных показал, что обильные осадки в паводко- и селеопасных руслах обычно отмечаются при развитии мощной кучево-дождевой облачности, особенно при развитии мощных градовых облаков, имеющих объемы более 104 км3, суммарное водосо-держание - более 106 т и приведенную водность - более 30 кг/м2. Такие облака создают на пути перемеще-
ния интенсивных ливневых осадков с градом слой осадков от 30 - 80 мм на обширной территории. При увлажненной в предыдущие дни почве почти вся эта вода стекает в низины в русла рек и приводит к формированию паводков, а в селеопасных очагах - к формированию селей ливневого происхождения или служит инициатором гляциально-ливневых селей.
Апробация метода предупреждения о паводках и селях ливневого происхождения осуществлялась нами на основе использования радиолокационной регистрации осадков, разработанной на базе действующего образца автоматизированной радиолокационной системы АРСО, расположенного на Кызбурунском полигоне ВГИ. Для этих целей осуществлялись непрерывные радиолокационные наблюдения в течение всего периода развития и эволюции конвективных и слои-стообразных облачных систем.
В период 2003 - 2009 гг. был набран экспериментальный материал за 347 дней наблюдений, в том числе по 97 дней с выпадением осадков и 25 приводящих к формированию слабых, умеренных и сильных (с большим ущербом) паводков.
Следует отметить надежную диагностику паводковой ситуации предложенным методом: удавалось спрогнозировать возникновения небольших паводков, когда в низинах и на улицах городов и населенных пунктов текут ручьи. Имеются многочисленные случаи сравнения радиолокационной диагностики с наземными данными, которые могли наблюдаться при наличии повышенного стока воды (в г. Нальчике,
Баксане и других населенных пунктах). В таблице паводков, своевременно спрогнозированных нами и представлены случаи формирования интенсивных нанесших большой материальный ущерб.
Спрогнозированные паводки и вызванный ими ущерб на территории ЮФО по данным средств массовой информации
Дата Район Последствия
18-25.05.2000 г. КБР, г. Тырныауз Сель перегородил р. Баксан, затопил 50 домов, разрушил все коммуникации
19.07.2000 г. КЧР Пострадало 25800 чел., 7 чел. погибло. Ущерб составил 1360,83 млн руб. Пострадало 27312 чел., 4 чел. погибло. Ущерб составил 1565,7 млн руб.
20.06.2002 г. Ставропольский край (Пятигорск, Георгиевск, Минводы, Ессентуки, Невинномысск и др.) Паводки в 6 районах и 9 городах, разрушены и повреждены жилые дома, мосты, газо- и водопроводы. Пострадало 800 чел., 50 погибло, 3116,34 млн руб. ущерба
24.06.2002 г. КБР, Нальчик, Прохладный, Куба, Малка, Баксан В результате паводка погиб 1 чел., разрушено 12 крупных и 22 малых моста, выведено из строя 32 км линий электропередач. Подтопленными оказались около 3,5 тыс. домов и зданий, из них более 100 не подлежит восстановлению. В результате ливневых дождей и вызванного ими паводка КБР нанесен ущерб в 1,7 млрд руб.
15.08.2002 г. Новоселовский район, Ставропольский край Паводок затопил от 180 до 200 домов, пострадали 900 чел.
22.08.2004 г. В устье р. Черек близ Кашхатау и Жемтала Паводок в селах Анзорей, В. Жемтала и Кашхатау. В Анзорее разрушен пешеходный мост, размыты три опоры линии электропередач, внутри-сельские дороги. В Псыгансу размыто 6 м берегоукрепительных сооружений, подтоплено 10 садовых участков. В В. Жемтале и Кашхатау повреждены ливнеотводные каналы, 8 участков автодороги Бабугент-Карасу
01.10.2004 г. Ставропольский край, Предгорный район Паводок подтопил 85 домов, повредил 0,5 км ЛЭП и 3 опоры, размыто 3,9 км автодороги. Ущерб - 70 млн руб.
04.08.2005 г. КБР, паводки на р. Черек Разрушение автодороги (Бабугент-Безенги), обрыв газопровода диаметром 100 мм. Без газа осталось два населенных пункта
19.08.2005 г. КБР, Чегемский район Паводок повредил 4 опоры ЛЭП, повреждено 50 м водопровода, 500 чел. остались без электричества и воды
03.08.2007 г. КБР, Булунгу, Чегемский район Сошел сель. В результате оказалось подтоплено около 20 домов, два из них разрушены полностью остальные частично. Пострадали 11 чел.
Слой осадков, выпавших в водосборе р. Черек с 1505 до 1912, привел к формированию мощного паводка, который разрушил пешеходный мост в с. Анзорей, размыл три опоры линии электропередач, внутри-сельские дороги. В с. Псыгансу размыто 6 метров берегоукрепительных сооружений, подтоплено 10 садовых участков. В Верхней Жемтале и Кашхатау повреждены ливнеотводные каналы, разрушены 8 участков автодороги Бабугент-Карасу.
Для иллюстрации паводковой ситуации на рис. 2 представлено количество осадков, мм, и районы паводков, отмеченных 28.07.2004 г.
Как видно из рис. 1 и 2, слой осадков, выпавший в водосборе р. Черек, превысил 40 мм, что привело к паводку, ущерб от этого приведен в табл. 1.
Аналогичная ситуация отмечалась:
- 22.06.2003 г. в г. Зеленокумске в течение 1 ч выпало более 40 мм осадков;
- 06.07.2003 г. севернее г. Чиколы в течение 1,5 ч выпало более 40 мм осадков;
- 09.07.2003 г. в русле р. Малки в сторону с. Кубы за 2 ч выпало более 40 мм осадков;
- 10.07.2003 г. в г. Нальчике и с. Аушигере за 40 мин выпало более 40 мм осадков;
- 19.07.2003 г. севернее г. Георгиевска на обширной территории порядка 200 км2 выпало более 40 мм осадков в течение 1,5 ч;
В качестве примера спрогнозированного паводка на рис. 1 представлена радиолокационная карта количества осадков, выпавших 22.08.2004 г. в бассейне устья р. Черек (вблизи п. Кашхатау и с. Жемтала).
Рис. 1. Радиолокационная карта количества осадков в районе устья р. Черек 22.08.2004 г.
- 29.07.2003 г. юго-восточнее г. Кисловодска выпало более 80 мм осадков, дождь шел « 2 ч, в с. Хабаз в течение 1,5 ч выпало более 40 мм осадков;
- 27.07.2004 г. в бассейне р. Малки в районе с. Малка и Псыхурей в течение 1,2 ч выпало более 80 мм осадков;
- 28.07.2004 г. в районе оз. Тамбукан слой осадков достиг более 80 мм на площади около 80 км2 и общим количеством осадков более 107 м3, в этот же день отмечался такой же слой осадков на площади около 10 км2 вблизи ст. Зольской дождь шел « 3,5 ч;
Рис. 2. Районы паводков, отмеченных 28.07.2004 г.
- 21.08.2004 г. в бассейне р. Шалушки вблизи п. Каменка, Яникой в течение 2,2 ч выпало более 80 мм осадков;
- 24.08.2004 г. в бассейне р. Малки в с. Сармаково и в бассейне р. Терек выше г. Беслана в течение 1,5 ч выпало более 40 мм осадков;
- 01.09.2004 г. в русле р. Куркужин с выходом в сторону с. Куба-Таба в течение 0,8 ч выпало более 80 мм осадков;
- 02.09.2004 г. в бассейнах рек Кенделен (выше с. Кенделен) и Подкумок восточнее ст. Новопавловской в течение 1,2 ч выпало более 80 мм осадков;
- 11.06.2005 г. в бассейне р. Баксан с выходом в сторону с. Кенделен и с. Заюково в течение 4 ч выпало более 80 мм осадков;
- 16.06.2005 г. в русле р. Малка на обширной территории порядка 3-103 км2 в течение 9 ч выпало более 40 мм осадков;
- 21.06.2005 г. в бассейне р. Малки в течение 5 ч выпало более 40 мм осадков;
- 28.06.2005 г. в русле р. Малки, с выходом в сторону с. Куба и в районе оз. Тамбукан, выше селения Заюково в течение 6,5 ч выпало более 40 мм осадков;
- 12.08.2005 г. в сторону г. Ессентуки и г. Пятигорска выпало более 80 мм осадков на территории порядка 1,2 103 км2 в течение 3,5 ч;
- 19.08.2005 г. в бассейне р. Шалушки с катастрофическим паводком в пос. Звездный;
- 22.07.2007 г. в русле р. Чегем в с. Чегем в течение 3 ч выпало более 40 мм осадков;
- 26.07.2007 г. большое количество осадков, более 40 мм, выпадало в течение 6 ч в нескольких районах: в русле р. Нальчик, с выходом к г. Нальчику, близ с. Кашхатау, в русле р. Малки с выходом к селам Ха-баз и Каменномостское;
- 08.08.2007 г. в русле р. Малки с выходом к г. Прохладный в течение 1,5 ч выпало более 40 мм осадков;
- 09.08.2007 г. северо-восточнее г. Минводы в течение 2,5 ч выпало более 40 мм осадков на территории 100 км2;
- 15.08.2007 г. в с. Залукокоаже в течение 2,5 ч выпало более 80 мм осадков;
- 17.08.2007 г. в русле р. Черек с выходом в селение ст. Лескен в течение 2 ч выпал слой осадков более 40 мм;
- 22.08.2007 г. в русле р. Чегем восточнее с. Чегем в течение 2,5 ч выпало более 40 мм осадков.
Таким образом, предлагаемый метод обеспечивает достаточно точную локализацию места возникновения и время паводков и селей ливневого происхождения.
Предлагаемый метод и систем оповещения о паводках и селях ливневого происхождения имеют следующие преимущества:
- повышение заблаговременности оповещения на 2 - 5 ч;
- возможность охвата одним радиолокатором множество паводковых и селеопасных бассейнов, разбросанных на большой территории;
- удобство организации и обслуживания автоматизированной радиолокационной сети оповещения;
- экономичность, долговечность и надежность системы оповещения.
Проведенная апробация метода на основе данных радиолокационной системы АСУ МРЛ на примере паводков на территории Кабардино-Балкарии, которая показала положительные результаты.
Возможно широкомасштабное внедрение предложенного метода оповещения на базе создаваемой радиолокационной сети штормооповещения Северного
Поступила в редакцию_
Кавказа. Это позволит значительно сократить расходы по созданию системы оповещения о паводках и селях, повысит информативность системы штормо-оповещения и создаст экономический эффект порядка нескольких миллионов рублей на каждый радиолокационный центр оповещения.
Работа выполнена при финансовой поддержке Федерального агентства по образованию (проект НК-199П), государственного контракта № П1148 в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 - 2013 гг.
Литература
1. Абшаев А.М., Лиев К.Б. Оповещения о паводках и селях ливневого происхождения радиолокационным методом // Изв вузов Сев-Кавк. регион. Спец. выпуск. Науки о Земле. 2007. С. 49-53.
2. Абшаев М.Т., Инюхин В.С., Лиев К.Б. Некоторые результаты измерения дождей радиолокационным и наземным методами // Тр. ВГИ. 2005. Вып. 92. С. 121.
3. Лиев К.Б. Радиолокационный метод оповещения о селях и паводках ливневого происхождения // Материалы Междунар. конф. по селям. Пятигорск, 2003. С. 77-79.
5 апреля 2010 г
