Статья: Опасные гидрологические процессы на реках Хабаровского края и совершенствование защиты от их воздействий

ТОГУ

Опасные гидрологические процессы на реках Хабаровского края и совершенствование защиты от их воздействий

Махинов А.Н., Шевцов М.Н., Акименко Н.Ю., Медведева Г.Г., Дынник Ю.Е.

Хабаровск, Россия

Абстракт

Рассматриваются основные факторы и причины проявления опасных гидрологических явлений в бассейне Амура. Приводятся данные о наводнениях, русловых процессах, размыве берегов рек на примере катастрофического наводнения 2013 года. Обсуждаются способы минимизации негативных последствий этих процессов.

Ключевые слова: Амур, наводнения, размыв берегов, затопление, подтопление, мониторинг, инженерная защита.

Abstract

DANGEROUS HYDROLOGICAL PROCESSES ON THE RIVERS OF THE KHABAROVSK TERRITORY AND IMPROVEMENT OF PROTECTION AGAINST THEIR IMPACT

Makhinov A.N., Shevtsov M.N., Akimenko N.Y., Medvedeva G.G., Dynnik Y.E.

PNU, Khabarovsk, Russia

The main factors and causes of dangerous hydrological phenomena in the Amur basin are considered. Data are given on floods, channel processes, erosion of river banks on the example of the catastrophic flood of 2017. The ways of minimizing the negative consequences of these processes are discussed.

Keywords: Amur river, floods, banks erosion, flooding, monitoring, engineering protection.

Водные ресурсы являются существенной частью национального богатства любой страны. Проблема их сохранения и восстановления, а также защиты от их опасных проявлений остро стоит перед человечеством и усугубляется с каждым годом, являясь одной из первоочередных государственных задач многих стран. Изменения гидрологического режима рек и водоёмов, русловых процессов, ледовых явлений и т. п. существенно влияют на все стороны жизнедеятельности населения и состояние экономики. Строительство различных водохозяйственных сооружений также оказывает разнообразное воздействие на водные объекты [1].

Основные ресурсы поверхностных вод Хабаровского края сосредоточены в реках, относящихся к бассейнам четырех морей двух океанов. По территории края проходит мировой водораздел между Северным ледовитым и Тихим океанами. Бассейну моря Лаптевых принадлежат реки, входящие в систему Лены. Наиболее крупные из них - Юдома, Мая, Учур. К бассейну реки Колыма, впадающей в Восточно-Сибирское море, относится р. Кулу. Наибольшую площадь территории края занимают бассейны рек Охотского моря. Среди наиболее крупных рек - Амур, Ульбея, Кухтуй, Охота, Улья, Уда, Тугур. С восточных склонов Сихотэ-Алиня реки текут в Японское море. Они значительно короче рек западного склона и менее полноводны.

Географическое положение края и активность многих природных процессов на его территории обусловливают высокую степень неустойчивости гидрологического режима рек. Резкие сезонные колебания речного стока, крайне низкие меженные уровни в отдельные годы, значительные паводки, ярко выраженная многолетняя изменчивость стока, многорукавность русла и интенсивные русловые деформации оказывают влияние на различные стороны хозяйственной деятельности и условия жизни людей. Реки в летний период полноводны, на них часто возникают наводнения, приносящие значительный ущерб народному хозяйству. Зимой многие из них, особенно на севере края, перемерзают, что затрудняет в этот период водоснабжение населённых пунктов и промышленных предприятий.

Антропогенные факторы обусловлены разнообразными видами хозяйственной деятельности, среди которых наиболее существенны строительство ГЭС на притоках Амура, работа горнодобывающих предприятий, плоскостная и линейная эрозия на полях, сведение лесов и пожары. На пограничных участках рек Амур и Уссури большое влияние на реки оказывает сооружение берегозащитных дамб на китайском берегу.

Частые наводнения на Амуре и его притоках - обычное явление в жизни дальневосточных рек, обусловленное проявлением муссонного климата в Восточной части Азии. Мощные циклоны ежегодно во второй половине лета приходят в Приамурье один за другим, принося с Тихого океана огромное количество атмосферных осадков, выпадающих в виде интенсивных ливней. А реки, как писал выдающийся российский географ А.И. Воейков, - продукт климата.

Катастрофическое наводнение на Амуре в 2013 году было обусловлено особенно сильными атмосферными осадками, выпавшими на всей территории бассейна в июле и в августе [2]. Несколько циклонов друг за другом сместились в бассейн Амура и задержались здесь, блокированные областью высокого давления на севере и востоке. На значительной площади за 2-3 месяца сумма выпавших осадков превысила годовую норму. Так, например, за один дождь 22 июля на метеостанции Благовещенск выпало 101,3 мм осадков, а за два дня 8-9 августа на метеостанции Екатеринославка Амурской области - 139,8 мм. Аналогичные ливни отмечались в бассейнах больших притоков Амура - Бурее, Уссури, Сунгари. Грунты были переувлажнены, и поэтому после каждого дождя почти вся вода быстро сбрасывалась в многочисленные реки, питающие Амур.

Экстремальному паводку способствовали также большие предшествующие запасы воды в бассейне реки. Высокая зимняя межень (уровень воды минус 12 см по водомерному посту г. Хабаровск при обычных средних значениях минус 130-170 см), очень дружная весна, совпавшая с выпадением атмосферных осадков на территории почти всего бассейна, привели к высоким уровням весеннего половодья и летней межени (437 см и 245 см по Хабаровску соответственно).

Наводнение принесло значительный ущерб населению и экономике дальневосточного региона. Были частично затоплены территории городов Хабаровск, Комсомольск-на-Амуре и других населенных пунктов. Несколько тысяч домов не подлежат восстановлению из-за повреждений. Десятки тысяч людей были эвакуированы. Оказались затопленными дороги, поля, сенокосы и пастбища. На много недель прервалось автомобильное сообщение между Хабаровском и Комсомольском-на-Амуре. Прямой экономический ущерб оценивается в 12 млрд. рублей, а общие потери от паводка составили не менее 30 млрд. рублей. гидрологический амур наводнение

Во время наводнения произошли колоссальные в общей сумме преобразования рельефа на дне реки. Для Нижнего Амура характерно разветвленное русло, при котором водный поток разбивается на многочисленные речные рукава разных размеров, называемых протоками. Русло реки на таких участках очень неустойчиво, поскольку постоянно происходит перераспределение стока воды и наносов из одного рукава в другое. Поэтому одни протоки мелеют, а другие, наоборот, становятся более глубокими и широкими. Особенно интенсивно такие процессы происходят в паводки.

В русле реки Амур во время наводнения 2013 г. отмечалась особенно высокая активность эрозионно-аккумулятивных процессов, обусловленная прохождением значительного стока воды по рукавам. Мощный поток паводковых вод существенно преобразовал русло Амура на всем его протяжении. Анализ космических материалов и данные непосредственных измерений свидетельствуют об изменении морфологических характеристик русел многих основных и второстепенных рукавов реки Амур.

Местами произошел значительный размыв дна и увеличились глубины. В других - наоборот, в русле накопилось большое количество песчаных наносов, и возникли огромные подводные отмели, косы и осередки.

Во время наводнения интенсивно проявилась боковая эрозия. Протяженность берегов с отвесными эрозионными уступами местами достигала нескольких километров, а величина размыва - до 20 м. Разрушение берегов приводит не только к уничтожению ценных пойменных лугов и высоких релок, но также изменило условия движения водного потока, искривляя русло. Формирование крутых излучин активизировало образование спрямляющих проток. В результате произошли изменения размеров речных рукавов и направленности в их развитии.

Особенно большие изменения в рельефе дна речного русла произошли на участках вблизи истоков и устьев второстепенных рукавов реки. Здесь активизировались аккумулятивные процессы, вызывающие увеличение размеров и быстрое смещение ранее существовавших песчаных кос, осередков, подводных гряд и образование новых русловых форм рельефа. На некоторых участках реки, особенно в среднем течении, произошло накопление огромных масс песка непосредственно в русле в виде широких и высоких кос. Местами такие косы перегораживают русло почти на три четверти его ширины. Один из таких участков находится в нескольких десятках километров выше по течению от Хабаровска.

Исключительно мощные накопления песка произошли в Амуре перед впадением в него одного из крупнейших притоков - реки Сунгари, которая в паводок подпирает водный поток Амура, вызывая в нем уменьшение скоростей течения. В результате взвешенные и влекомые по дну наносы оседают непосредственно в русле почти по всей его ширине, создавая трудности для движения речного транспорта. Поэтому для обеспечения безопасного судоходства здесь необходимо проводить большие объемы дноуглубительных работ.

Следы наводнения особенно отчетливо проявились в пойме Амура, которая на длительное время и большую глубину была покрыта водой (табл.). Значительным воздействием на пойму, особенно в прирусловой части, стало формирование на ее поверхности широких песчаных гряд протяженностью до 500 м. Они сложены тонко- и мелкозернистыми песками мощностью до 1,0 м вблизи берега реки. Песчаные гряды хорошо видны на космических снимках в виде широких светлых полос на темном фоне старой заросшей поверхности поймы.

Таблица 1 Глубина и продолжительность затопления поймы Амура в паводок 2013 г.

Особенно интенсивная аккумуляция наносов происходила на прирусловых валах, протягивающихся непосредственно вдоль русла. В результате осаждения песчаного материала при выходе воды на поверхность поймы и резкого замедления течения высота валов местами увеличилась на 1,5 м [2].

Мероприятия, направленные на защиту от наводнений и подтоплений, классифицируются следующим образом:

-предупредительные мероприятия, направленные на прогнозирование развития наводнений во времени, своевременное оповещение и принятие оперативных защитных мер;

-профилактические мероприятия, направленные на снижение риска воздействия наводнений на объекты экономики, социальной сферы и население за счет переноса этих объектов из зон потенциального затопления на участки территорий, не подверженных затоплению;

-гидротехнические мероприятия, к которым относится:

а) регулирование стока в руслах рек,

б) отвод паводковых вод,

в) регулирование поверхностного стока на водосборах,

г) заблаговременное разрушение ледяного покрова рек,

д) возведение защитных дамб,

е) откачка грунтовых вод,

ж) устройство дренажных систем,

з) искусственное повышение поверхности территорий,

и) повышение надежности функционирования инженерных коммуникаций и оборудования.

Каждому виду наводнения соответствуют свои инженерно-технические мероприятия по защите от их последствий. К ним относятся: инженерная разведка развития опасных природных явлений; спрямление русла реки; сооружение ограждающих дамб; подсыпка территорий; проведение берегоукрепительных и дноуглубительных работ; накопление аварийных запасов материала для заделывания пробоин, прорывов и наращивания высоты дамб; накопление и организация безопасного хранения резервных и автономных источников электрической и тепловой энергии [3,4].

В борьбе с негативными последствиями чрезвычайных ситуациях на водных объектах особая роль должна отводиться мероприятиям по обеспечению экологической безопасности и снижению негативного воздействия на окружающую природную среду.

При проектировании сооружений инженерной защиты следует руководствоваться СНиП 2.06.15-85 [5], определяющим правила разработки комплекса мероприятий для инженерной защиты территории от загрязнения и подтопления, которые должны обеспечивать:

-бесперебойное и надежное функционирование и развитие городских, градостроительных, производственно-технических, коммуникационных, транспортных объектов, зон отдыха и других территориальных систем и отдельных сооружений народного хозяйства;

-нормативные медико-санитарные условия жизни населения;

-нормативные санитарно-гигиенические, социальные и рекреационные условия защищаемых территорий.

Инженерная защита от наводнений должна предусматривать образование единой комплексной территориальной системы сооружений, обеспечивающих эффективную безопасность территорий от затопления и подтопления.

Актуальной является также задача мониторинга русловых процессов для многорукавных участков рек в окрестностях городов, которые подвержены интенсивной антропогенной нагрузке. Здесь речные русла характеризуются значительной неустойчивостью, во многом обусловленной влиянием хозяйственной деятельности. Ярким примером служит преобразование русла реки Амур в районе Хабаровска, обусловившее развитие одних рукавов и деградацию других. Оно создавало угрозу различным сооружениям на берегах, осложняло судоходство, работу водозаборов и т.д.

Библиографические ссылки на источники