CC BY
59
УДК 339.001.5; 658.8:007; 614.8
В.И. Мухин, В.Л. Шимитило
ТИПИЗАЦИЯ ИСТОЧНИКОВ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА
Предложена новая типизация источников чрезвычайных ситуаций, обусловленных опасными гидрологическими явлениями, на основе параметров интенсивного и экстенсивного типа оценки ущерба.
Ключевые слова: ущерб, оценка, опасные гидрологические явления.
V. Mukhin, V. Shimitilo
TYPIFICATION EMERGENCY SITUATIONS SOURCES OF HYDROLOGICAL CHARACTER
The article puts forward a new typification emergency situations of sources caused by dangerous hydrological phenomena, on the basis of intensive and extensive type of damage estimation parameters.
Keywords: damage, estimation, dangerous hydrological phenomena.
Статистика показывает, что одним из наиболее массовых явлений, играющих роль источников ЧС, на территории Евразии становятся затопления. Они отличаются сезонностью. Из их числа наибольшее внимание привлекают наводнения в речных бассейнах, вызываемых сильными осадками. Прогнозирование частоты и масштабов наводнений является весьма важной проблемой при изучении физических аспектов природных катастроф. Наводнения, обусловленные ливнями, сходны с разливами, вызванными внезапными прорывами озер. Разрушительные последствия этих явлений близки друг к другу в том отношении, что действующим фактором в обоих случаях являются поверхностные воды.
Основная причина наводнения на реках - половодье или паводки редкой повторяемости, а иногда ледяные заторы и зажоры. В устьях рек, помимо этих причин, к наводнениям могут привести сильные нагоны. На материках не все воды движутся по поверхности, значительная часть её приходится под землёй в виде подземной воды. Подземные воды тоже могут вызывать катастрофические явления; они могут привести к уплотнению грунтов, а песок при обводнении превратится в плывун, а также нарушить устойчивость склонов, вызвав при этом даже такой эффект, как землетрясение.
Большая часть воды на Земле образует большие массы - озера и океаны. Береговые зоны могут быть подвержены катастрофическим явлениям, вызванным изменением уровня моря или гигантскими приливами волн - цунами. Катастрофические процессы проходят также и под водой на морском дне. Подводные оползни могут иметь такие же размеры, как и оползни на суше, вызывая турбинные течения, которые в состоянии оказать существенное воздействие на сооружения.
В связи с этим наводнения являются одним из наиболее часто повторяющихся стихийных бедствий, а по площади охватываемых территорий и наносному среднему годовому ущербу превосходят все остальные ЧС [2].
Наводнения в зависимости от масштаба распространения и повторяемости классифицируются следующим образом:
Рис. 1. Классификация наводнений
Низкие (малые)
Они наблюдаются на равнинных реках. Охватывают небольшие прибрежные территории. Затопляется менее 10 % сельскохозяйственных угодий. Почти не нарушают ритма жизни. Повторяемость 5 - 10 лет, т. е. незначительный ущерб.
Высокие
Наносят ощутимый материальный и моральный ущерб, охватывают сравнительно большие земельные участки речных долин, заливают примерно 10 - 15 % сельскохозяйственных угодий. Существенно нарушают хозяйственный и бытовой уклад населения. Приводят к частичной эвакуации людей. Повторяемость 20 - 25 лет.
Выдающиеся
Наносят большой материальный ущерб, охватывают целые речные бассейны. Затапливают примерно 50 - 70 % сельскохозяйственных угодий, некоторые населенные пункты. Приводят к необходимости массовой эвакуации населения и материальных ценностей из зоны затопления. Повторяемость 50 - 100 лет.
Катастрофические
Наносят огромный материальный ущерб и приводят к гибели людей, охватывая громадные территории в пределах одной или нескольких речных систем. Затопляют более 70 % сельскохозяйственных угодий, множество населенных пунктов, промышленных предприятий и инженерных коммуникаций. Повторяемость 100 - 200 лет.
В зависимости от причин выделяют пять групп наводнений:
1. Половодья.
Эти наводнения связаны в основном с максимальным стоком от весеннего таяния снега. Такие наводнения отличаются значительным и довольно длительным подъёмом уровня воды в реке.
2. Паводки.
Наводнения, формируемые интенсивными дождями, иногда таянием снега при зимних оттепелях. Они характеризуются интенсивным, сравнительно кратковременным подъёмом уровня воды.
3. Заторные, зажорные наводнения (заторы, зажоры) - большое сопротивление водному потоку на отдельных участках русла реки, возникающее при скоплении ледового материала в сужениях или излучинах реки во времена ледостава (зажоры) или ледохода (заторы). Заторные наводнения об- 71
Научные и образовательные проблемы гражданской защиты - 2010'2
разуются в конце зимы или начале весны. Они характеризуются высоким и сравнительно кратковременным подъёмом уровня воды в реке. Зажорные наводнения образуются в начале зимы и характеризуются значительным (но менее чем при заторе) подъёмом уровня воды и более значительной продолжительностью наводнения.
4. Нагонные наводнения (нагоны).
Ветровые нагоны воды в морских устьях рек и на ветреных участках побережья морей, крупных озер, водохранилищ. Возможны в любое время года. Характеризуются отсутствием периодичности и значительным подъёмом уровня воды.
5. Наводнения (затопления), образующиеся при прорывах плотин.
Излив воды из водохранилища или водоёма, образующийся при прорыве напорного фронта (плотины, дамбы и т. п.) или при аварийном сбросе воды из водохранилищ, и также при прорыве естественной плотины, создаваемой природой при землетрясениях, оползнях, обвалах, движении ледников. Характеризуются образованием волны прорыва, приводящей к затоплению больших территорий и разрушению встречающихся на пути её движения объектов (зданий, сооружений и др.).
Опыт построения удачных классификаций свидетельствует, что в их основе лежат не наиболее броские, но системообразующие и генетические признаки классифицируемых явлений. В качестве системообразующего признака совокупности природных катастроф, в частности катастроф, связанных с водой, примем аномальность воздействия на данную систему хозяйствования. Естественной характеристикой аномальности является отклонение значения поражающего фактора от его фоновых значений. Примером является расход воды при наводнении по сравнению со средним значением. В качестве численной характеристики величины аномальности используется безразмерное отношение (Я) величины поражающего фактора при катастрофе к фоновому значению соответствующей характеристики
R = ПФ / ФВ,
где ПФ - поражающий фактор;
ФВ - фоновая величина.
По характерной величине отношения R катастрофы подразделяются на три типа:
катастрофы тренда (значение R превышает единицу не намного);
катастрофы экстремума (выброса) (1,5 < R < 5);
катастрофы срыва (от R = 10 до 105 и более).
Под типом каскадной схемы имеется в виду тип модели, порождающей распределение, для каждого катастрофического типа (табл. 1) [1].
Конкретный вид катастроф предлагается характеризовать совокупностью значений интенсивного параметра R и экстенсивного L, характеризующего величину ущерба.
Таблица 1
Классификация катастроф
Характеристики катастроф Типы катастроф
Катастрофы Катастрофы Катастрофы
тренда экстремума срыва
Характерный диапазон значений параметра R ~1 1,5...5 10...105 и более
Типичные примеры катастроф Изменения уровня моря Сгоны-нагоны уровня моря, Сильнейшие наводнения
наводнения
Характерные типы распределений величин катастроф (значений ПФ) Нормальное распределение с трендом Нормальное, экспоненциальное Степенное
Тип каскадной схемы Кумулятивный Мультипликативный
описания каскад каскад
Параметры статистиче- Среднее значение и дисперсия, линейная регрессия Среднее значение и Порядковые статистики,
ского описания дисперсия медианы, квантили
Наиболее эффективные меры уменьшения ущерба Превентивные мероприятия Смешанный подход Службы спасения, страхования
Несмотря на свою простоту, предложенная схема типизации катастроф по величине параметра R довольно информативна. Так, оказывается, что катастрофы разного типа различаются относительной эффективностью различных способов уменьшения ущерба. Величины воздействия при катастрофах 1-го типа наиболее легко прогнозируемы. При катастрофах этого типа весьма эффективны превентивные мероприятия. При катастрофах 3-го типа величина поражающего воздействия на несколько порядков превосходит фоновые воздействия, при этом катастрофы этого типа обычно слабо прогнозируемы. Можно предположить, что превентивные мероприятия, в значительной мере рассчитанные на привычные (следовательно, не экстремальные уровни воздействия), будут недостаточно эффективны. Предложенная типизация обеспечивает единообразие описания совокупности катастроф с учётом местных (региональных) условий. Соотнесение данного вида катастроф к тому или иному типу не только позволяет расклассифицировать совокупность катастроф, но и даёт возможность (с высокой степенью вероятности) охарактеризовать важные черты данного вида катастроф. А также позволяет прогнозировать характер эмпирического распределения значений поражающего фактора и величин ущерба. Характер распределений отражает диапазон изменений параметра R.
В связи с вышеизложенной классификацией очень важно знать, к какому типу (классу) следует отнести ЧС для принятия мер по ликвидации последствий стихийного бедствия. В этом могут помочь данные по МЧС и Гидрометцентра, которые необходимо обработать, чтобы возникла целостная картина.
Литература
1. Писаренко В.Ф., Родкин М.В. Распределение с тяжёлыми хвостами: приложение к анализу катастроф. - М.: Геос. - 2007.
2. Арефьева Е.В., Мухин В.И., Шимитило В.Л. Оценка параметров эмпирических распределений затопления и подтопления застроенных территорий // Промышленное и гражданское строительство. № 3. - 2010.
