CC BY
2Проблемы чрезвычайных ситуаций
УДК 556.3 (574); 614.8
Н. В. Попов1, П. А. Плеханов1, Н. Н. Медеу2, Л. Н. Никифорова3
:К.г.н., главный научный сотрудник лаборатории природных опасностей (Институт географии и водной безопасности, Алматы, Казахстан) 2РШ докторант кафедры метеорологии и гидрологии, (Казахский национальный университет им. аль-Фараби, Алматы, Казахстан) 3Ведущий инженер лаборатории природных опасностей (Институт географии и водной безопасности, Алматы, Казахстан)
ВЫЯВЛЕНИЕ ЗОН ЗАТОПЛЕНИЯ ДЛЯ НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ В ВЕРХНЕЙ ЧАСТИ БАССЕЙНА РЕКИ ЕСИЛЬ ПРИ ВЫСОКОМ ПОЛОВОДЬЕ
Аннотация. При недостаточности количественной информации по гидрологическому режиму, условиям формирования опасных гидрологических явлений (ОГЯ), данных по морфометрии речных русел были разработаны картосхемы воздействия опасных гидрологических явлений на социальные объекты ряда населенных пунктов Акмолинской области при формировании максимальных расходов редкой повторяемости в верхней части бассейна р. Есиль и ее правых притоков - Мойылды и Жабай. Для выявления границ зон затопления применен комплексный метод совмещения расчетов опасных уровней воды и максимальных расходов 1% обеспеченности с восстановлением пропусков в рядах наблюдений на гидропостах в бассейне р. Есиль и на участках расположения населенных пунктов Николаевка (р. Мойылды), Турген, Аршалы, Арнасай, Волгодо-новка (р. Есиль) и Атбасар (р. Жабай) с результатами рекогносцировочных обследований населенных пунктов, выполненных местными органами по чрезвычайным ситуациям, для определения социальных объектов, подвергавшихся затоплениям.
Ключевые слова: затопление, гидрологический пост (ГП), опасные гидрологические явления (ОГЯ) редкой повторяемости, максимальные уровни и расходы воды.
Введение. Есильский речный бассейн занимает в Республике Казахстан территорию 245 тыс. км2. Основными притоками р. Есиль являются Калкутан, Жабай, Терсаккан, Акканбурлук, Иманбурлук. На притоках Есиля подъемы уровня воды в половодье достигают 4-7 м. Максимальные уровни воды редкой повторяемости - важнейшая гидрологическая составляющая понятия «риск». Эта характеристика в значительной степени определяет опасность наводнений, частоту и степень затопляемости территорий. Экстремально-высокие расходы воды - первоисточник опасности и ее основной показатель. В этом плане именно в Казахстане с его рекордной для континента изменчивостью речного стока наводнения особенно опасны [1, 2]. Максимальные расходы на р. Есиль изменяются во всех створах в широких пределах. Если у г. Нур-Султана колебания уровня сравнительно невелики - 4,5-5 м, то на остальном протяжении они достигают 8-12 м. Среднее течение в половодье характеризуется сложной ледовой обстановкой с частыми зажорами и большим подъемом уровня воды.
Цель: выявление зон затопления приречных территорий, подверженных воздействию паводковых вод при различных уровнях воды (высоких половодьях) на основе оценки количественных показателей (опасные уровни, уровни 1 % обеспеченности, превышение максимального уровня воды над среднемноголетним, максимальный расход 1 % обеспеченности), а также результатов рекогносцировочных обследований.
Материалы для исследований: доступные материалы космических съемок, карты масштаба 1 : 100 000, данные полевых исследований 2018-2019 гг., сведения об опасных уровнях и уровнях
1 % обеспеченности в населенных пунктах, где расположены ГП, данные паспорта безопасности Акмолинской области за 2016 г.
Результаты исследований. Приведены данные расчетов максимальных уровней и расходов воды на ГП в верхней части бассейна р. Есиль для оценки размеров зон затопления социальных объектов ряда населенных пунктов Акмолинской области в условиях формирования ОГЯ редкой повторяемости.
Разработаны картосхемы воздействия ОГЯ на социальные объекты (зоны затопления) в Акмолинской области при формировании максимальных расходов редкой повторяемости по р. Есиль и ее правых притоков - Мойылды и Жабай.
При отсутствии гидрологических постов в поселках Аршалы и Арнасай зона затопления определялась исходя из морфометрии речной долины на исследуемом участке, максимального расхода воды 1%, уклона русла и площади живого сечения в расчетном створе. Полученные величины ширины зон затопления сверялись с данными обследования указанных населенных пунктов органами ЧС.
Выявлены границы затопления (воздействия) с максимальным расходом 1% обеспеченности в бассейне р. Есиль на участках расположения населенных пунктов Николаевка (р. Мойылды), Турген, Аршалы, Арнасай, Волгодоновка (р. Есиль) и Атбасар (р. Жабай) (рисунок 1).
Рисунок 1 - Фрагмент карты Акмолинской области с размещением населенных пунктов, подверженных ОГЯ редкой повторяемости
На рисунке 2 показаны русла рек Мойылды, Есиль, Жабай в створе автодорожных и железнодорожных мостов.
Р. Мойылды, ранее правый приток р. Есиль, впадает в Астанинское водохранилище с северо-востока. По водности р. Мойылды значительно уступает р. Есиль, но в то же время имеет достаточно большую площадь водосбора, что при условии формирования наводнения в регионе может существенно увеличить максимальные паводковые расходы. По некоторым сведениям в зоне возможного подтопления могут находиться отдельные строения сел Ольгинка и Сейтень, расположенных в верховьях р. Мойылды.
Зона затопления с. Николаевка на р. Мойылды (правый приток р. Есиль) включает расположенные на возвышенном правом берегу объекты жилого фонда, автодороги и проезды. При картографической оценке воздействия ОГЯ (наводнения) на объекты указанного населенного пункта исполь-
Рисунок 2 - Русло р. Мойылды ниже моста - видны отметки УВВ (а); русло р. Есиль в створе моста у пос. Аршалы (б); русло р. Жабай в створе ж/д моста (в); автодорожный мост через р. Есиль у с. Волгодоновка, используемый для измерения максимальных расходов во время паводка (г)
зовались данные гидрологического поста (ГП «Николаевка»), расчетные характеристики уровня и максимального расхода с учетом морфометрии русла. Данные о возможном подтоплении жилых домов и других объектов в Паспорте безопасности Акмолинской области отсутствуют.
«0» графика ГП «Николаевка» - 419,30 м абс. Максимальный уровень 1% обеспеченности -472 см над «0» графика. Расчет показал, что максимальный расход 1% обеспеченности по указанному ГП составляет 222 м3/с. Превышение максимального уровня воды над среднемноголетним составляет 3 м. В этом случае затоплению подвержена обширная территория поймы и речной террасы, в основном левобережная часть шириной более 1 км. Из общего количества (110) жилых зданий в зону возможного затопления попадет 15 (рисунок 3).
Зона затопления с. Турген на р. Есиль включает расположение жилых зданий и объектов, а также автодорог, мостов и переездов на левом берегу излучины реки. При картографической оценке воздействия возможного наводнения на объекты указанного населенного пункта использовались данные гидрологического поста (ГП «Турген»), расчетные характеристики уровня и максимального расхода с учетом морфометрии русла. Данные о возможном подтоплении жилых домов и других объектов привлечены из Паспорта безопасности Акмолинской области.
«0» графика ГП «Турген» - 418,12 м абс. Среднемноголетний уровень воды - 135 см над «0» графика. Максимальный уровень 1% обеспеченности - 648 см. Согласно расчету максимальный расход 1% обеспеченности по указанному гидропосту составляет 539 м3/с. Превышение максимального уровня над среднемноголетним - 5,1 м.
Затоплению подвергается территория поймы и речных террас шириной 0,5 - 1,0 км (рисунок 4). Из общего количества (258) жилых зданий в зону возможного затопления попадет 155 объектов.
Русло р. Есиль в створе моста у пос. Аршалы (Вишневка) широкое, неглубокое, течение воды практически незаметно из-за незначительного уклона. На территории пос. Аршалы и нижележащего пос. Ижевское сформирована достаточно широкая речная долина с поймой шириной 0,5-1,0 км. На поверхности надпойменной террасы размещается ряд объектов (постройки и дачные участки), которые могут пострадать при наводнении.
Рисунок 3 - Зона затопления р. Мойылды у с. Николаевка
Рисунок 4 - Зона затопления р. Есиль у с. Турген
В то же время основная часть жилых построек поселка расположена на возвышенном правом берегу реки. Тем не менее возможность затопления жилья и коммуникаций существует при условии значительного, более чем на 5 м, повышения уровня паводковых вод.
Зона затопления районного центра пос. Аршалы на р. Есиль (юго-восточный приток в Астанин-ское водохранилище) включает жилые здания и объекты, а также автодороги, мосты и переезды. При оценке границы возможного затопления на объекты указанного населенного пункта использовались
расчетные характеристики максимального расхода с учетом морфометрии русла. Данные о возможном подтоплении жилых домов и других объектов привлечены из Паспорта безопасности Акмолинской области.
Общая численность населения пос. Аршалы 6300 человек. Расчетный максимальный расход 1% обеспеченности - 1792 м3/с. Превышение максимального уровня над среднемноголетним составляет 5,1 м. Затоплению подвергается территория поймы и речных террас шириной 0, 5 - 1,0 км (рисунок 5). Из общего количества (1623) жилых зданий в зону возможного затопления попадет 103 объекта.
Рисунок 5 - Зона затопления р. Есиль у пос. Аршалы
В зону затопления с. Арнасай на р. Есиль (ниже Астанинского водохранилища) попадают жилые здания, постройки, а также автодороги, мосты и переезды. При оценке границы возможного затопления объектов указанного населенного пункта использовались расчетные характеристики максимального расхода с учетом морфометрии русла. Данные о возможном подтоплении жилых домов и других объектов привлечены из Паспорта безопасности Акмолинской области.
Общая численность населения с. Арнасай 946 человек. Максимальный расход 1% обеспеченности составляет 1420 м3/с. Превышение максимального уровня воды над среднемноголетним - 5 м. Затоплению подвергается территория поймы и речных террас шириной 0, 5-1,0 км (рисунок 6). Из общего количества (252) жилых зданий в зону возможного затопления попадет 205 объектов.
Зона затопления с. Волгодоновка на р. Есиль включает жилые здания и другие объекты, а также автодороги, мосты и переезды на левом берегу реки. При картографической оценке воздействия возможного наводнения на объекты указанного населенного пункта использовались данные о затоплении жилых домов и других объектов из Паспорта безопасности Акмолинской области, данные гидрологического поста (ГП «Волгодоновка»), расчетные характеристики уровня и максимального расхода с учетом морфометрии русла.
«0» графика ГП «Волгодоновка» - 369,80 м. абс. Среднемноголетний уровень воды - 128 см над «0» графика. Опасный уровень - 685 см. Максимальный уровень 1% обеспеченности - 859 см. Максимальный расход 1% обеспеченности по указанному ГП составляет 1792 м3/с. Превышение максимального уровня над среднемноголетним - 7,3 м. На указанном участке долины реки затоплению подвергается территория поймы и речных террас шириной 0, 5-0,8 км (рисунок 7). Из общего количества (287) жилых зданий в зону возможного затопления попадет 64 объекта.
с. Арнасай
\ ' л
Наимен
Есиль
численность населения, чел. 946 <оличество жилых домов 252
В альный расход 1% 1420 енности, м3/с
ение уровня воды над руслом, м 5 1 в зоне возможного затопления 205
Зона затопления
• Vv./V ^ р-Еси"
Рисунок 6 - Зона затопления р. Есиль у с. Арнасай
Рисунок 7 - Зона затопления р. Есиль у с. Волгодоновка
Зона затопления территории г. Атбасара на р. Жабай (правый приток р. Есиль) включает ряд жилых зданий и других объектов, а также автодороги, мосты и переезды на правом берегу реки. При картографической оценке воздействия расчетного наводнения на объекты указанного населенного пункта использовались данные гидрологического поста (ГП «Атбасар»), расчетные характеристики уровня и максимального расхода с учетом морфометрии русла. Данные о возможном подтоплении жилых домов и других объектов привлечены из Паспорта безопасности Акмолинской области.
Рисунок 8 - Зона затопления р. Жабай - г. Атбасар
«0» графика ГП «Атбасар» - 270,48 м абс. Среднемноголетний уровень воды - 180 см над «0» графика. Опасный уровень - 650 см. Максимальный уровень 1% обеспеченности - 902 см. Максимальный расход 1% обеспеченности по указанному ГП составляет 1506 м3/с. Превышение максимального уровня над среднемноголетним - 7 м. В зоне затопления оказывается территория поймы и речных террас шириной 1,0-2,0 км (рисунок 8). Из общего количества (5696) жилых зданий г. Атбасара под воздействием расчетного наводнения оказывается 320 объектов.
Заключение. Составлена серия картосхем, отражающих воздействие ОГЯ на объекты социального значения для ряда населенных пунктов бассейна р. Есиль с определением границ зон затопления для максимальных расходов воды 1% обеспеченности. Проведена оценка состояния русла р. Есиль и ее притоков на участках расчетных створов в целях определения мест возможного затопления при опасных гидрологических явлениях редкой повторяемости для выявления особенностей формирования максимального стока и регулирующих свойств русла реки в верхнем и среднем течении.
Статья подготовлена в Институте географии в рамках грантового проекта МОН РК № AP05135407 «Борьба с опасными гидрологическими явлениями (наводнениями) в бассейне реки Есиль (Акмолинская и Северо-Казахстанская области) в условиях меняющегося климата».
ЛИТЕРАТУРА
[1] Плеханов П.А. Закономерности чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Казахстане // Гидрометеорология и экология. - 2004. - № 3. - С. 120-133.
[2] Гальперин Р.И., Авезова А. К методике оценки экстремальных гидрологических характеристик // Вопросы географии и геоэкологии. - Алматы, 2009. - № 3-4. - С. 26-33.
REFERENCES
[1] Plekhanov P.A. Patterns of emergency situations of natural and technogenic nature in Kazakhstan // Hydrometeorology and ecology. 2004. N 3. P. 120-133 (in Russ.).
[2] Galperin R.I., Avezova A. On the methodology for assessing extreme hydrological characteristics // Questions of geography and geoecology. Almaty, 2009. N 3-4. P. 26-33 (in Russ.).
Н. В. Попов1, П. А. Плеханов1, Н. Н. Медеу2, Л. Н. Никифорова3
1Г.г.к, табиги кауш-катерлер зертханасыньщ бас гылыми кызметкерi (География жэне су каушаздт институты, Алматы, Казахстан) 2Метеорология жэне гидрология кафедрасынын PhD докторанты,
(Эл-Фараби атындагы Казак ^лттык университет, Алматы, Казакстан) 3Табиги кауш-катерлер зертханасыныц жетекшi инженерi (География жэне су каушаздт институты, Алматы, Казахстан)
ЖОГАРЫ СУ ТАСЦЫНЫ КЕЗ1НДЕ ЕС1Л 6ЗЕН1 АЛАБЫНЫЦ
ЖОГАРГЫ Б6Л1Г1НДЕГ1 ЕЛД1 МЕКЕНДЕР YШIН СУ БАСУ АЙМАЦТАРЫН АНЬЩТАУ
Аннотация. Гидрологиялык режим, каушп гидрологиялык к¥былыстардын калыптасу жагдайлары, езен арналарыныц морфометриясы бойынша деректерге байланысты сандык акпараттын жетiспеушiлiгi жагдайын-да Есш езенi алабынын жогаргы белiгiнде жэне оныц он жак агындары - Мойылды жэне Жабай езендерiнiн сирек кайталанатын ен жогары шыгындарын калыптастыру кезiнде Акмола облысынын бiркатар елдi мекендерiнiн элеуметтiк нысандарына каушп гидрологиялык к¥былыстардын эсер ету картосызбалары эзiр-лендi. Су басу аймагынын шекарасын аныктау Yшiн су басуга ^шыраган элеуметтiк нысандарды аныктау Yшiн Тетенше жагдайлар органдары орындаган елдi мекендердi алдын ала тексеру нэтижелерiмен Есш езеншщ алабындагы жэне Николаевка (Мойылды ез.), ТYрген, Аршалы, Арнасай, Волгодоновка (Есш ез.) жэне Атба-сар (ез. Жабай) елщ мекендерi орналаскан учаскелердегi бакылау катарларында р^ксатнамаларды калпына келтiре отырып, судын кауiптi денгейлерi мен ен жогары шыгындардын 1% камтамасыз етiлуiн бiрiктiрудiн кешендi эдга колданылды.
ТYЙiн сездер: су басу, гидрологиялык бекет (ГБ), сирек кайталанатын каушп гидрологиялык к¥былыстар (КГК), судын максималды етiмi жэне денгейi.
N. V. Popov1, P. A. Plekhanov1, N. N. Medeu2, L. N. Nikiforova3
1Candidate of Geographical Sciences, Chief Researcher, department of Natural Hazards (Institute of geography and water security, Almaty, Kazakhstan) 2PhD student, department of Meteorology and Hydrology, (Al-Farabi Kazakh National University, Almaty, Kazakhstan) 3Leading engineer, department of Natural Hazards (Institute of geography and water security, Almaty, Kazakhstan)
IDENTIFICATION OF FLOODING ZONES FOR SETTLEMENTS IN THE UPPER PART OF THE ESIL RIVER BASIN AT HIGH SNOW-MELT FLOODS
Abstract. In the absence of quantitative information on the hydrological regime, the conditions for the formation of dangerous hydrological phenomena, and the data on the morphometry of river channels, schematic maps were developed for the effects of dangerous hydrological phenomena on social objects in a number of settlements of the Akmola region when the maximum discharges of rare occurrence were formed in the upper part of the Esil river basin and its right tributaries - the rivers Moyyldy and Zhabay. To identify the boundaries of the flood zones, a complex method was used to combine the calculation of dangerous water levels and the maximum discharges of 100-year return period with the restoration of gaps in the series of observations at hydrological posts in the Esil river basin and in the areas of the settlements of Nikolaevka (Moyyldy River), Turgen, Arshaly, Arnasay, Volgodonovka (r. Esil) and Atbasar (r. Zhabay) with the results of reconnaissance surveys of settlements carried out by local emergency authorities to determine the social objects that were flooded.
Keywords: flooding, hydrological post (HP), dangerous hydrological phenomena (DHP) of rare occurrence, maximum water discharges and levels.
