О.Ю. Кудрін, С.А. Качанов, Г.М. Нігметов
Сучасні засоби моніторингу гідрологічних небезпек з космосу, з повітря і з поверхні землі, а також сучасні програмно-технічні засоби дозволяють з оптимізмом підходити до проблеми прогнозування і попередження паводкової небезпеки і ризику. Для прийняття рішення щодо попередження паводкової небезпеки необхідно своєчасно знати місце, час і потужність очікуваних паводків.
В даний час прогноз паводкової небезпеки на період паводку формується в початкових числах березня по всій території Росії в Гідрометеоцентре.Прогноз формується на основі вихідних даних, одержуваних з постів спостережень на річках, метеостанцій, і супутникових даних. Прогноз надходить у регіональні і федеральні органи МНС Росії, де приймається остаточне рішення на реагування. Зрозуміло, що оправдиваемость короткострокового прогнозу паводкової небезпеки буде сильно залежати не тільки від точності вимірюваних на гідропосту параметрів - рівня води і її витрати, але і від кількості снігу в басейнах річок, від ступеня мерзлоти грунту і його рельєфу, від прогнозованих температурно-вологісних умов, від товщини льоду, від стану русла річок та інших факторів.
На проблему попередження паводкової небезпеки можна подивитися з двох сторін: з одного боку, необхідно удосконалювати моніторинг паводкової небезпеки - нарощувати мережу водомірних постів, оснащувати водомірні пости сучасним обладнанням, що дозволяє проводити зйомку та передачу параметрів в реальному часі, удосконалювати моделі прогнозування паводкової небезпеки. З іншого боку, необхідно забезпечувати паводковостойкость (або зниження уразливості) можливих об'єктів впливу.
Таким чином, щоб знизити збитки і втрати від паводків, необхідно своєчасно вирішувати завдання, пов'язані з оцінкою небезпеки та уразливості:
а) на стадії підготовки до паводків: своєчасно спрогнозувати місце, час і потужність очікуваних паводків у довгостроковому, середньостроковому і короткостроковому режимах часу;
2) оцінювати паводковостойкость можливих об'єктів впливу: в першу чергу будівель і споруд (гребель, мостів, трубопроводів, ЛЕП, доріг та інших об'єктів). Це завдання пов'язана з оцінкою вразливості можливих об'єктів впливу паводку; оцінити можливі втрати і збитки при відомих прогнозованих параметрах паводків у всіх режимах прогнозування;
б) на стадії виникнення паводків:
- Своєчасно оцінювати можливі втрати і збитки при фактичні параметри паводків і з урахуванням оперативного прогнозування можливих параметрів паводків при можливих заторів і зажорів;
- Оцінювати вразливість можливих об'єктів (будівель і споруд) після первинного впливу паводків;
- Визначати необхідні сили і засоби і раціональні сценарії реагування;
в) на стадії ліквідації наслідки паводків:
- Оцінювати ступінь пошкодження будівель, споруд та інших об'єктів і визначати фактичний збиток;
- Оцінювати територію для можливого нового паводковобезопасного будівництва та ведення народного господарства.
Як ми бачимо, на всіх стадіях боротьби з паводкової небезпекою необхідна базова інформація про місцевість та об'єктах, розташованих на ній:
- Про гідропост, метеостанціях та інших пунктах спостереження, що забезпечують моніторинг паводкової небезпеки;
- Про грунти і рельєф місцевості;
- Про річках при різних режимах їх стану;
- Про населені пункти і населенні;
- Про будівлях та спорудах.
При розрахунку можливого збитку від впливу паводків можливі два випадки: перше - при повільному затопленні (хвилини, години) території, при цьому основними вражаючими чинниками є висота затоплення і час затоплення; при швидкому затопленні основними вражаючими чинниками є швидкість потоку води і висота хвилі. Істотний вплив на формування параметрів висоти затоплення і швидкості хвилі робить рельєф місцевості. Приклад створення цифрової моделі місцевості за допомогою лазерного сканера наведено на рис. 1 (малюнок наданий фірмою «Геокосмос-ГІС», що входить до складу Агентства МНС Росії з моніторингу і прогнозування НС).
Для уточнення даних про місцевість і об'єктах на місцевості застосовуються космічні й авіаційні знімки. Прикладом раціонального наскрізного підходу від прогнозування до реагування з'явилися навчання, проведені в реальних умовах при підготовці до паводковоопасному періоду у Вологодській області в районі м. Великий Устюг. На рис. 3 наведено розрахунковий випадок оцінки параметрів розливу річки з урахуванням можливого утворення крижаного затору.
Для розрахунку можливих наслідків впливу повеней на будівлі і споруди та знаходяться в них людей важливо знати вразливість будівель і споруд та грунтового масиву. Розроблена в Агентстві технологія дозволяє виконувати оцінку уразливості системи грунт-будинок із застосуванням методу динамічних випробувань. Трикомпонентні датчики прискорення встановлюються на поверхні грунту і в самій будівлі по всій висоті. Динамічні випробування проводяться послідовно від більш загального до більш конкретного, тобто від випробування всієї системи грунт-будівлю до випробування виявлених слабких окремих конструктивних елементів. Додатково проводиться вивчення грунтового масиву з застосуванням методу сейсморозвідки та електромагнітної томографії з використанням георадар.
За результатами комплексного аналізу отриманих даних визначається вразливість системи грунт-будинок (споруду). Прогнозовані дані за параметрами можливої повені та отримані дані за уразливістю системи грунт-будівля (споруди) є вихідними для моделі з оцінки наслідків, вбудованої в геоінформаційну систему.
За результатами моделювання впливу повені на систему грунтзданіе (споруду) виходять можливі в частках від цілого руйнування будівель (споруд) і чисельні втрати серед людей, що знаходяться всередині будівель і споруд. Отримані результати дають можливість оцінити зміну індивідуального паводкового ризику в часі з урахуванням зміни параметрів повені та вразливості будівель (споруд) і, отже, виконувати моніторинг індивідуального паводкового ризику. Технологія оцінки вразливості системи грунт-будинок після впливу катастрофічної повені була апробована в Республіці Німеччина. За результатами обстеження постраждалих від повені будинків складалися паспорти безпеки, де визначалися параметри уразливості системи грунт-будинок і давалися рекомендації з підвищення стійкості системи.