Наводнения. Проблема Невской дамбы

 


 


Содержание

 

 

Введение

 

В гидрологическом смысле наводнение означает затопление прибрежных районов речным стоком, который превышает полную пропускную способность русла. В засушливых районах в момент большого стока наводняется само русло, обычно не заполненное водой. Стадия наводнения начинается при переполнении русла, когда вода выходит из берегов. Обычно устанавливают уровень половодья, критический с точки зрения ущерба имуществу и помех человеческой деятельности.

Наводнения могут происходить как на постоянных, так и на временных водотоках, а также в районах, где вообще нет рек и озер, например в засушливых районах с ливневым типом осадков.

Проблема приспособления человека к наводнениям приобретает особенно сложный характер, потому что наводнения одновременно с негативным воздействием на население и на среду его обитания имеют и положительные стороны. В опасных в отношении наводнений районах нет недостатка воды и плодородных пойменных земель. Попытки разрешить конфликт между необходимостью освоения прибрежных земель и неизбежными убытками от наводнений предпринимались на протяжении всей истории человечества. Даже в условиях более примитивно организованных доиндустриальных обществ люди приспосабливались к наводнениям.

В индустриальных обществах XX столетия широко укоренилась концепция многоцелевого использования речных бассейнов, согласно которой уменьшение ущерба от наводнений должно сочетаться с планированием рационального водопользования.

Между имущественным ущербом от наводнений и числом жертв обычно существует обратная зависимость. Общества, которым есть что терять в смысле строительных сооружений, инженерных сетей, транспортных средств и пр., обычно располагают и научно-техническими средствами для обеспечения мониторинга, оповещения, эвакуации населения и ремонтно-восстановительных работ, а все это способствует сокращению числа жертв. Напротив, доиндустриальные общества, особенно с высокой плотностью сельского населения, несут менее значительные имущественные потери, но не имеют необходимых средств для осуществления предупредительных мероприятий и спасения людей.

Наводнение является опасным природным явлением, возможным источником чрезвычайной ситуации, если затопление водой местности причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей, сельскохозяйственных животных и растений.

В пределах Российской Федерации преобладают наводнения первых двух видов (около 70 – 80 % всех случаев). Они встречаются на равнинных, предгорных и горных реках, в северных, и южных, западных и восточных районах страны. Остальные три вида наводнений имеют локальное распространение.

 

1. Понятие и виды наводнений

 

Наводнение – это значительное затопление водой местности в результате подъема уровня воды в реке, водохранилище, озере или море, вызванное обильным притоком воды в период снеготаяния или ливней, ветровых нагонов воды, а также при заторах, зажорах и иных явлениях.

Главная причина наводнения на берегах рек – половодье или паводки редкой повторяемости, а иногда ледяные заторы и зажоры. Пойма – часть дна речной долины, затапливаемая только в половодье.

Половодьем называют ежегодно повторяющееся  в один и тот же сезон относительно длительное увеличение водоносности рек, сопровождающееся повышением уровня воды.

Паводок – сравнительно кратковременное и непериодическое поднятие уровня воды. Следующие один за другим паводки могут образовать половодье, а последнее – наводнение.

Наводнение – наиболее распространенная природная опасность. Наводнение на реке происходит от резкого возрастания количества воды вследствие таяния снега или ледников, расположенных в ее бассейне, а также в результате выпадения обильных осадков. Наводнение нередко вызываются загромождением русла льдом при ледоходе (затор) или закупориванием русла внутренним льдом под неподвижным ледяным покровом и образованием ледяной пробки (зажор). Наводнения нередко возникают под действием ветров,  нагоняющих воду с моря и вызывающих повышение уровня за счет задержки в устье приносимой рекой воды. Эти наводнения называются нагонными. [ 1 ]

Существует классификация наводнений по признаку причин (См.Приложение) 

 

 2. Размер и ущерб наносимый наводнениями

 

Непосредственный материальный ущерб от наводнений заключается в повреждении и разрушении жилых и производственных зданий, автомобильных и железных дорог, линий электропередач и связи, мелиоративных систем, гибели скота и урожая сельскохозяйственных культур, порче и уничтожении сырья, топлива, продуктов питания, кормов, удобрений и т. п.

Наводнения могут сопровождаться пожарами вследствие обрывов и короткого замыкания электрокабелей и проводов, а также разрывами водопроводных и канализационных труб, электрических, телевизионных и телеграфных кабелей, находящихся в земле, из-за последующей неравномерной осадки грунта.

Величина ущерба зависит от:

  • высоты подъёма;
  • скорости подъёма уровня воды;
  • площади затопления;
  • своевременности прогноза;
  • наличия и состояния защитных сооружений;
  • степени заселённости и сельскохозяйственной освоенности речной долины;
  • длительности стояния паводковых вод;
  • частоты повторения наводнений (при повторных подъёмах уровня воды ущерб меньше, чем при первоначальном).

Прохождение паводков (затопление сельскохозяйственных угодий) после сбора урожая приводит к меньшим ущербам, чем до уборки.

Тяжесть ЧС при русловых наводнениях зависит не столько от абсолютного значения подъёма уровня воды, сколько от его значения относительно высотного расположения населённых пунктов.

По размерам и наносимому им ущербу различают небольшие, большие, выдающиеся и катастрофические наводнения.

Небольшое наводнение наносит незначительный материальный ущерб и почти не нарушает нормального течения жизни людей. Повторяемость их примерно один раз в 5 – 8 лет и характерны они для малых рек.

Большое наводнение сопровождается значительным материальным ущербом, в том числе и причиняемым населению. Часть населения, материальных ценностей и скота эвакуируется. Повторяемость – примерно 1 раз в 10 – 25 лет.

Выдающееся наводнение охватывает крупную речную систему, почти полностью парализует хозяйственную деятельность региона и наносит большой материальный и моральный ущерб. Возникает необходимость массовой эвакуации населения. Повторяемость таких наводнений – примерно 1 раз в 50 – 100 лет.

Катастрофическое наводнение распространяется на несколько крупных речных бассейнов. Оно надолго парализует хозяйственную деятельность человека. Сопровождается человеческими жертвами. Повторяемость – 1 раз в 100 – 200 лет и реже.

Одним из наиболее опасных является наводнение, причина которого в прорыве плотины, дамбы или другого гидротехнического сооружения, либо в переливе воды через плотину из-за переполнения водохранилища. Затопление местности, расположенной ниже сооружения, осуществляется в этом случае внезапно, с приходом, так называемой волны прорыва (вытеснения, пропуска), высота, которой может достигать нескольких десятков метров, а скорость движения – нескольких десятков м/с.

Основное направление борьбы с наводнениями состоит в уменьшении максимального расхода воды в реке путем перераспределения стока во времени (посадка лесозащитных полос, распашка земли поперек склонов, сохранение прибрежных водоохранительных полос растительности, террасирование склонов и т. д.).

 

3. Защита от наводнений

 

Итак, основными причинами наводнений являются:

  • Обильные осадки;
  • Таяние снега в весенний период;
  • Заторы и зажоры изо льда при ледоходах;
  • Нагонные воды из морей и океанов;
  • Ураганы и цунами;
  • Глобальное потепление по непроверенным версиям;
  • Морские течения и контрастные температуры облачных масс в атмосфере;
  • Прорыв искусственных и естественных водохранилищ;
  • Таяние ледников;
  • Вырубка прибрежных лесов;
  • Запущенность гидротехнических сооружений;
  • Различное строительство около рек.

Скорее всего, это действительно так. Однако каждая из этих причин дополняется существенной деталью - глубиной рек. При достаточной глубине наводнений могло бы и не быть. При этом суть проблемы лежит не на поверхности реки, не в уровне воды, а, совсем наоборот, на дне.

Водная стихия неуправляема и беспощадна, если на нее не обращать внимания. В разных странах производятся те или иные работы по защите от наводнений. Прежде всего, это запреты на прибрежное строительство, вырубку лесов, постройка дополнительных водохранилищ и каналов к ним, плотин, дамб и других специальных сооружений. Однако эти меры - борьба со следствием, а не причиной, коей и является уменьшение глубины рек. Единый корень всех наводнений, который является составной частью всех перечисленных источников, - это дно рек. Безусловно, оно меняется каждую минуту. Какой-то мудрец сказал когда-то, что нельзя дважды войти в одну реку. В своем течении непрерывно воды ежеминутно, ежесекундно срывают с берегов частицы грунта, песка, глины, камни, переносят все это по дну реки и укладывают в перекатах и дельтах. Процесс длится столетиями, тысячелетиями. [ 4 ]

Обязательным условием организации защиты от поражающих факторов и последствий наводнений является их прогнозирование. Для прогнозирования используется гидрологический прогноз — научно обоснованное предсказание развития, характера и масштабов наводнений. В прогнозе указывают примерно время наступления какого-либо элемента ожидаемого режима, например вскрытия или замерзания реки, ожидаемый максимум половодья, возможную продолжительность стояния высоких уровней воды, вероятность затора льда и др.

Прогнозы делятся на краткосрочные (до 10-12 суток) и долгосрочные (до 2-3 месяцев и более). Они могут быть локальными (для отдельных участков рек и водоемов) или территориальными, содержащими обобщенные для значительной территории сведения об ожидаемых размерах и сроках явления. Многолетний опыт показал, что материальный ущерб от наводнений существенно уменьшается при наличии прогноза, хорошо налаженной службы информации и оповещения, высокой организованности и обученности населения.

Материальный ущерб от наводнения оценивается количеством единиц разрушенных, поврежденных и вышедших из строя объектов и предметов, а также в денежном выражении.

Важными мерами защиты от наводнений являются:

Возведение специальных паводкорегулирующих водохранилищ, которые не- пользуют для перераспределения максимального стока их полезных объемов.

Сооружение ограждающих дамб (валов).

Проведение русловыпрямительных работ.

Распашка земель поперек склонов и посадка лесозащитных полос в бассейнах рек.

Террасирование склонов, сохранение древесной и кустарниковой растительности.

К оперативным предупредительным мерам относятся:

    • Оповещение населения об угрозе наводнения.
    • Заблаговременная эвакуация населения, сельскохозяйственных животных, материальных и культурных ценностей из потенциально затапливаемых зон.
    • Частичное ограничение или прекращение функционирования предприятий, организаций, учреждений, расположенных в зонах возможного затапливания, защита материальных ценностей.

Действия населения при угрозе наводнений:

Все граждане перед эвакуацией для защиты своего дома (квартиры) и имущества должны выполнить следующие операции:

    • отключить воду, газ, электричество;
    • потушить горящие печи отопления;
    • перенести в верхние этажи зданий (на чердаки) ценные предметы и вещи;
    • убрать в безопасное место сельскохозяйственный инвентарь;
    • обить (при необходимости) окна и двери первых этажей домов досками или фанерой.

При получении предупреждения о начале эвакуации эвакуируемый должен быстро собрать и взять с собой:

    • документы;
    • деньги и ценности;
    • медицинскую аптечку;
    • комплект верхней одежды и обуви по сезону;
    • постельное белье и туалетные принадлежности;
    • трехдневный запас продуктов питания.

Всем эвакуируемым необходимо к установленному сроку прибыть на эвакуационный пункт для регистрации и отправки в безопасный район. В зависимости от сложившейся обстановки эвакуация населения проводится специально выделенным для этих целей транспортом или пешком. По прибытии в конечный пункт эвакуации проводятся регистрация и размещение эвакуированных в местах временного проживания.

При угрозе затопления на предприятиях и в учреждениях изменяется режим работы, а в некоторых случаях работа прекращается. Защита части материальных ценностей иногда предусматривается на месте, для чего заделываются входы и оконные проемы подвалов и нижних этажей зданий. В зонах возможного затопления временно прекращают работу школы и детские дошкольные учреждения; детей переводят в школы и детские учреждения, которые находятся в безопасных местах.

В случае внезапных наводнений предупреждение населения производится всеми имеющимися техническими средствами оповещения, в том числе и с помощью громкоговорящих подвижных установок.

Внезапность возникновения наводнения вызывает необходимость особых действий населения. При подъеме воды людям, проживающим на первом или других нижних этажах, необходимо покинуть квартиры, подняться на верхние этажи, если дом одноэтажный — занять чердачные помещения. При нахождении на работе по распоряжению администрации следует, соблюдая установленный порядок, занять возвышенные места.

До прибытия помощи люди, оказавшиеся в зоне затопления, должны оставаться на верхних этажах и крышах зданий, деревьях и других возвышенных местах. Обычно пребывание людей в зоне затопления длится до спада воды или прибытия спасателей, имеющих надежные средства для эвакуации в безопасный район. При спасательных работах необходимо проявлять выдержку и самообладание, строго выполнять требования спасателей. Нельзя перегружать спасательные средства (катера, лодки, плоты и т. п.), поскольку это угрожает безопасности и спасаемых, и спасателей. Попав в воду, следует сбросить с себя тяжелую одежду и обувь, отыскать поблизости плавающие или возвышающиеся над водой предметы и держаться за них до получения помощи.

После спада воды люди торопятся вернуться в свое жилье. При этом надо помнить о мерах предосторожности. Следует остерегаться порванных или провисших электрических проводов. Информацию об этих повреждениях, а также о разрушении водопроводных, газовых и канализационных магистралей необходимо немедленно передавать в соответствующие коммунальные службы и организации.

Попавшие в воду продукты категорически запрещается применять в пищу до проверки санэпидемслужбой и без температурной обработки. Запасы питьевой воды перед употреблением должны быть проверены, а колодцы с питьевой водой — осушены путем выкачивания из них загрязненной воды.

Перед входом в здания после наводнения следует убедиться, что их конструкции не претерпели явных разрушений и не представляют опасности для людей. Прежде чем войти в помещение, необходимо в течение нескольких минут проветривать его, открыв входные двери или окна. При осмотре внутренних комнат здании не рекомендуется пользоваться спичками или свечами в качестве источников света из-за возможного присутствия таза в воздухе. Для этих целей лучше использовать электрические фонари. До проверки специалистами состояния электрической сети нельзя пользоваться источниками электроэнергии.

Перечисленные правила поведения и порядок действий населения при наводнении позволяют существенно снизить возможный материальный ущерб и сохранить жизнь людей, проживающих в районах, подверженных.[2]

 

4. История наводнений в России

 

Наводнения в Краснодарском крае. В этом регионе наводение — практически ежегодное стихийное бедствие, масштабы которого зависят от погодных условий. Но причины чаще всего кроются в социальной сфере, в том числе в застроенности поймы, водоохранных зон и замусоренности русла реки, сильно заросшего на отдельных участках. Пример — катастрофическое наводнение в Краснодарском крае в 2012 году.

Наводнение в Краснодарском крае в 2012 году — стихийное бедствие, вызванное проливными дождями. В течение 6—7 июля 2012 года выпала более чем трёх-пятимесячная норма осадков. Число пострадавших — более 34 тысяч человек, погиб 171 человек. Специалисты присвоили данному наводнению статус выдающегося.

Наводнение в восточной России. Десятки регионов пострадали в этом году от большой воды, особенно тяжело пришлось жителям на Дальнем Востоке, где уровень Амура побил все исторические рекорды. В Хабаровском крае с 8 августа действовал режим ЧП, разрушены хозяйства в Амурской и Еврейской автономной областях. От действий стихии пострадали больше 100 тысяч человек.

Наводнения в Санкт-Петербурге. Наводнения в Санкт-Петербурге вызываются рядом факторов: возникающие на Балтике циклоны с преобладанием западных ветров вызывают нагонную волну и движение её в направлении устья Невы, где подъём воды усиливается из-за мелководья и сужения Невской губы. Также вклад в наводнения делают сейши, ветровые нагоны и другие факторы. Из-за этого наводнения происходят чуть чаще, чем раз в год, причём иногда вода поднимается на несколько метров — самое разрушительное из задокументированных наводнений произошло в 1691 году, когда вода в Неве поднялась на 762 сантиметра, из тех, что произошли после основания города — в 1824 (421 сантиметр). [ 5 ]

 

5. Проблема  «Невской дамбы»

 

12 августа 2011 года было завершено строительство комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений (сокращенно – КЗС, в просторечии – дамба). Завершилась более чем 40-летняя история создания одного из наиболее сложных и масштабных гидротехнических сооружений в нашей стране. История чрезвычайно поучительная в некоторых моментах, о которой стоит рассказать поподробнее, хоть она и не о ГЭС.

Как известно, Санкт-Петербург построен в низменной дельте Невы. Стратегически это весьма выгодное положение, но вот природные условия весьма непросты, что впрочем Петра не пугало. Помимо знаменитых болот, проблемой города являются наводнения.

Обычно наводнения возникают на реках вследствие обильных осадков, таяния снега, заторов льда. Но в Санкт-Петербург большая вода приходит с моря. Есть три причины наводнений:

1. Длинная волна – при заходе  на море циклона в его центре, в области низкого давления, вода  как-бы приподнимается, а после  ухода циклона – опускается, образуя  здоровенную волну до 2,5 м высотой.

2. Сейши – своего рода раскачивание  воды в водоеме в результате  перепадов атмосферного давления, физически – стоячая волна. Подъем  воды до 1,5 м.

3. Нагон воды с моря сильным  ветром. До 1 м.

Сложившись, эти факторы теоретически могут вызвать подъем воды до 5 м, фактически в 1824 году вода поднималась на 421 см, это максимальный зафиксированный уровень.

Наводнения, которым считается подъем уровня более чем на 1,6 м, приносят городу огромные убытки. Относительно слабые наводнения происходят практически ежегодно. За 300 лет вода 17 раз поднималась выше, чем на 2,5 м – а это уже очень серьезно. Катастрофические наводнения (более 3 м), которые случаются примерно раз в 100 лет, как правило сопровождаются человеческими жертвами. Кроме того, крупные наводнения несут колоссальную угрозу многочисленным архитектурным памятникам и музеям. Очевидно, что такое положение недопустимо и требовалось радикальное решение проблемы.

После наводнения 1824 года инженером П.П.Базеном был предложен проект защиты города, предусматривающий строительство защитной дамбы, соединяющей остров Котлин с берегом с севера и юга. В то время этот проект был отвергнут как неосуществимый. Аналогичная участь постигла и другие проекты.

Всерьез взялись за дело в конце 1960-х, когда институтом «Ленгидропроект» была начата разработка проекта сооружений защиты города от наводнений. Разрабатывали долго и тщательно, с привлечением профильных институтов, с постройкой во ВНИИГ им.Веденеева огромной гидравлической модели Невской губы с КЗС, с прохождением нескольких экспертиз. Для начала, была выбрана принципиальная концепция защиты.

Дело в том, что существовало два основных варианта создания защитных сооружений – Западный и Восточный (был еще и третий – вообще без сооружений, но с локальной гидроизоляцией зданий и переделкой канализации; от его детального рассмотрения отказались сразу, как по-сути не решающего проблему). Западный вариант предусматривал строительство дамб в Невской губе, примерно по линии, предложенной Базеном. Восточный вариант предполагал перекрытие затворами протоков Невы между островами дельты, обвалование незащищенных участков и строительство плотины на Неве для регулирования стока из Ладожского озера.

После долгих дискуссий, победил Западный вариант, как более эффективный – обеспечивающий защиту всего города и пригородов, не мешающий развитию города в сторону моря путем намыва территории, позволяющий построить по КЗС кольцевую автодорогу, да к тому же и более дешевый. Подготовительный этап строительства начался в 1974 году.

Что же представляет собой это сооружение? Во-первых, это две дамбы из песка и суглинка (на самом деле их больше – 11, но условно можно считать, что две – северная и южная), соединяющие остров Котлин (на котором расположен Кронштадт) с берегами Невской губы. В дамбах сделаны специальные сооружения – два судопропускных, для обеспечения судоходства, и 6 водопропускных, для обеспечения свободного стока воды. Сооружения оборудованы затворами, которые в обычное время находятся в открытом состоянии, свободно пропуская воду. При угрозе наводнения затворы закрываются и изолируют город от моря. Конечно, уровень воды в изолированной части будет подниматься за счет стока реки, но происходит это медленно и не представляет угрозы городу.

Размеры пропускных сооружений весьма велики. Например, судопропускное сооружение С1 имеет пролет 200 м и глубину 16 м. Автомобильная дорога под ним ныряет в тоннель. Судопропускное сооружение С2 поменьше – пролет 110 м, поэтому там построен мост (правда, с подъемной средней частью). Водопропускные сооружения имеют пролеты 240-284 м, но они разделены быками на пролеты поменьше, по 10 м. Таким образом, дамба с открытыми затворами практически прозрачна для стока воды, свободно проходящей через пролеты.

Строительство шло довольно быстрыми темпами – уже в 1984 году остров Котлин с северной стороны был соединен с материком. Но где-то с 1987 года стройка стала центром беспрецедентной общественной кампании.

Первые протесты против строительства КЗС начались еще в 1975 году, когда ряд известных людей (в основном, непрофильные ученые, такие как академик А.Тахтаджян, занимающийся ботаникой) направили письмо на имя председателя комитета партийного контроля Пельше. Ученые опасались превращения Невской губы в болото.

Определенные основания для таких опасений были. Петербург испокон веку обходился без очистных сооружений, сбрасывая свои стоки просто в Неву и Невскую губу. Уже к 1960-м вода стала весьма грязной, тогда же началось строительство очистных сооружений, впрочем весьма затянувшееся (так, Юго-Западные очистные сооружения были введены в эксплуатацию лишь в 2005 году). Однако, проектировщики доказали расчетами и модельными испытаниями, что на водообмен в Невской губе КЗС повлияет незначительно и грязная вода как выносилась, так и будет из нее выноситься. На этом тогда все и закончилось.

В 1987 же году уже была Перестройка и Гласность. На КЗС обрушился шквал критических публикаций, и чем дальше - тем больше. В чем только не обвиняли несчастное сооружение – и в неминуемой экологической катастрофе, и в экономической неэффективности, и даже в безнравственности, называли «памятником ушедшего деспотизма» и тому подобными эпитетами.

Сформировалось целое движение «антидамбистов», лидером и знаменем которых стал знаменитый филолог, академик Д.С.Лихачев. Вот его слова по этому поводу: “Для меня несомненно, что строительство дамбы было ошибкой и даже преступлением”. Впрочем, такого мнения придерживались далеко не все, скажем директор Эрмитажа Пиотровский отказался подписывать очередное воззвание против КЗС, отметив, что в сложных технических вопросах должны разбираться специалисты.

Критиковали КЗС главным образом не специалисты-гидротехники, а люди иных профессий – писатели, медики, биологи, химики-технологи, физики-теоретики и т.п. Несколько ошалевшие от такого напора специалисты-гидротехники и строители отбивались, но не особенно успешно. Хоть их доводы были правильны и логичны, их не слушали. Дамба стала символом существовавшей тогда политической системы, и в ее образе с этой системой и боролись.

В дело пошли различные экспертизы. Комиссия Ленинградского научного центра АН СССР в 1989 году, изучив проект, выдала 200-страничное заключение, подтверждающая обоснованность проектных решений. Комиссия Президиума АН СССР (в составе которой не было ни одного гидротехника или строителя), под руководством зоолога Яблокова в 1990 году на 30 страницах своего заключения обвинила во всех грехах КЗС. Пришлось звать международную комиссию из авторитетнейших мировых специалистов. Те в конце 1990 года подготовили свое более чем 200-страничное заключение, подтвердившее правильность проекта. Впрочем, «антидамбистов» это ничуть не смутила – борьба продолжалась во всю.

После развала СССР борьба с дамбой еще некоторое время продолжалась по инерции. В 1992 году был объявлен конкурс на проект реконструкции КЗС или иных, альтернативных КЗС вариантов защиты города от наводнений. Результат оказался обескураживающим – состоящая из «антидамбистов» конкурсная комиссия не обнаружила в 71 поданном на конкурс предложении никаких реальных альтернатив КЗС… и предложила продолжить ее строительство по первоначальному проекту. Впрочем, с 1992 года стройка была остановлена по причине банального отсутствия финансирования. На этом и завершилась эпичная битва за дамбу, беспрецедентная по своим масштабам – ни одно гидротехническое сооружение не становилось объектом таких страстей.

С 2001 года строительство, находящихся, примерно в 60% готовности КЗС, было возобновлено. К концу 2009 года, с вводом в строй затвора судопропускного сооружения С1, сооружения начали функционировать. Кстати, затвор весьма интересной конструкции – плавающий. В обычное время он стоит в специальном доке, а при угрозе наводнения выводится в пролет, заполняется водой и становится на свое место.

Наводнения. Проблема Невской дамбы