Гидросферные опасности

НАВОДНЕНИЯ.

Наводнения – это значительные затопления местности в результате подъёма уровня воды в реке, озере, водохранилище, вызываемого различными причинами (весеннее снеготаяние, выпадение обильных ливневых и дождевых осадков, заторы льда на реках, прорыв плотин, завальных озёр и ограждающих дамб, ветровой нагон воды). Наводнения наносят огромный материальный ущерб и приводят к человеческим жертвам. 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. В результате ливневых дождей, прошедших в Забайкалье в начале июля 1990 года, возникли небывалые в этих местах паводки. Снесено было более 400 мостов. По данным областной чрезвычайной паводковой комиссии, народному хозяйству Читинской области нанесен ущерб в 400 млн. рублей. Тысячи людей остались без крова. Не обошлось и без человеческих жертв. 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.

Основное направление борьбы с наводнениями состоит в уменьшении максимального расхода воды в реке путём перераспределения стока во времени (посадка лесозащитных полос, распашка земли поперёк склонов, сохранение прибрежных водо-охранительных полос растительности, террасирование склонов). Определённый эффект даёт также устройство прудов, запаней и других ёмкостей в логах, балках и оврагах для перехвата талых и дождевых вод. Для средних и крупных рек единственное радикальное средство – это регулирование паводочного стока с помощью водохранилищ. Кроме того, для защиты от наводнения широко применяется давно известный способ – устройство дамб. Для ликвидации опасности образования заторов производится спрямление, расчистка и углубление отдельных участков русла реки, а также разрушение льда взрывами за 10-15 дней до её вскрытия. Наибольший эффект достигается при закладке зарядов под лёд на глубину, в 2,5 раза превышающую его толщину. Тот же результат даёт посыпание ледяного покрова молотым шлаком с добавкой соли (обычно за 15-25 дней до вскрытия реки).

Наводнения делятся на два основных типа. Суша может затопляться реками или морем – так различаются наводнения речные и морские. Наводнения угрожают почти 3/4 земной поверхности. По статистике ЮНЕСКО от речных наводнений в 1947-1967 годах погибло около 200000 человек. По мнению некоторых гидрологов, эта цифра даже занижена. Вторичный ущерб при наводнениях еще более значителен, чем в связи с другими стихийными бедствиями. К нему относятся разрушенные населенные пункты, утонувший скот, занесённые грязью земли.

Дополнительная информация. В ряду всех стихийных бедствий наводнения занимают лидирующее положение по числу повторов, охвату территорий и суммарному среднегодовому экономическому ущербу.

Наводнение – это временное затопление водой значительных участков суши. Основные причины наводнений – обильный и сосредоточенный приток воды при таянии снега и ледников, продолжительные ливни, ветровые нагоны воды в устье реки и на морское побережье, загромождение русла реки льдом или бревнами при сплаве леса (заторы), закупоривание русла реки внутренним льдом (зажоры), цунами, прорыв гидротехнических сооружений, оползни и обвалы в долинах водотоков, внезапный выход на поверхность обильных грунтовых вод. Наводнения приводят к быстрому затоплению обширных территорий; при этом травмируются и гибнут люди, сельскохозяйственные и дикие животные, разрушаются или повреждаются жилые, промышленные, подсобные здания и сооружения, объекты коммунального хозяйства, дороги, линии электропередачи и связи. Гибнет урожай сельхозпродуктов, изменяются структура почвы и рельеф местности, прерывается хозяйственная деятельность, уничтожаются или портятся запасы сырья, топлива, продуктов питания, кормов, удобрений, строительных материалов. В ряде случаев наводнения приводят к оползням, обвалам, селевым потокам.

Прогнозировать наводнения можно, проводя гидрологический прогноз. Последний включает в себя исследования, направленные на научное обоснование характера и масштаба этого стихийного бедствия. Прогнозы могут быть локальными и территориальными, краткосрочными (10-12 сут.), долгосрочными (до 3 нед.) и сверхдолгосрочными (более 3 мес.).

Масштабы и последствия наводнений зависят от их продолжительности, рельефа местности, времени года и погоды, характера почвенного слоя, скорости движения и высоты подъёма воды, состава водного потока, степени застройки населённого пункта и плотности проживания населения, состояния гидротехнических и мелиоративных сооружений, точности прогноза и оперативности проведения ПСР в зоне затопления.

В зависимости от нанесенного материального ущерба и площади затопления наводнения бывают низкими, высокими, выдающимися, катастрофическими.

Низкие (малые) наводнения характерны для равнинных рек. Их периодичность – один раз в 10-15 лет. При этом заливается водой не более 10% земель, расположенных в низких местах. Как правило, низкие наводнения не связаны со значительными материальными потерями и человеческими жертвами.

Высокие (большие) наводнения приводят к затоплению больших площадей в долинах рек, что связано с необходимостью частичной эвакуации населения и материальных ценностей. Высокие наводнения происходят один раз в 20-25 лет и наносят значительный материальный и моральный ущерб, затапливая примерно 15% сельскохозяйственных угодий.

Выдающиеся наводнения характеризуются охватом целых речных бассейнов, нанесением большого материального и морального ущерба, нарушением хозяйственной деятельности в городах и сельских районах, необходимостью проведения массовых эвакуационных мероприятий из зоны затопления, защиты важных народнохозяйственных объектов. Выдающиеся наводнения повторяются один раз в 50-100 лет и затапливают до 70% сельхозугодий.

Катастрофические наводнения характеризуются затоплением обширных территорий в пределах одной или нескольких речных систем, временным прекращением производственно-хозяйственной деятельности, изменением жизненного уклада населения, огромными материальными убытками и человеческими жертвами. Катастрофические наводнения повторяются один раз в 100-200 лет и затапливают более 70% сельхозугодий, города, населенные пункты, промышленные предприятия, дороги, коммуникации. Основными характеристиками наводнения являются уровень подъёма, расход и объём воды, площадь затопления, продолжительность, скорость течения и подъёма уровня воды, состав водного потока и некоторые другие.

Уровень подъёма воды – это показатель подъёма воды относительно среднего многолетнего показателя уровня воды или нуля поста.

Расход воды – количество воды, протекающее через поперечное сечение реки в секунду (м³/с).

Объём воды – показатель количества воды, измеряемый в млн. м².

Площадь затопления – размеры территории, покрытой водой (км²).

Продолжительность наводнения – время затопления территории.

Скорость течения воды – скорость перемещения воды в единицу времени.

Скорость подъёма уровня воды – величина, характеризующая прирост уровня воды за определённый промежуток времени.

Состав водного потока – перечень компонентов, находящихся в водном потоке.

Критический уровень воды – уровень по ближайшему гидрологическому посту, с превышения которого начинается затопление территории.

Карта затопления – крупномасштабная топографическая карта с указанием мест и масштабов затопления.

С древних времён наводнения воспринимаются человеком как самое страшное стихийное бедствие. Неслучайно в религиях многих народов оно выступает «наказанием Господним». Достаточно вспомнить Библейский «Всемирный потоп». По всей вероятности, это связано с тем, что водная оболочка Земли (гидросфера) занимает 71% её поверхности. Основная масса воды (94% объёма) содержится в морях и океанах. Запас воды в реках примерно 1200 км³. Наиболее часто наводнения происходят в результате разлива рек при обильном выпадении осадков и интенсивном таянии снега. Одно из первых подобных наводнений, которое было официально зарегистрировано, произошло на Темзе в 48 году. Вызванный ливнями разлив реки привел к гибели 10 тыс. человек.

Абсолютный рекорд по величине последствий наводнений принадлежит китайским рекам Хуанхе и Янцзы. На реке Хуанхе катастрофические наводнения зарегистрированы в 1642, 1782, 1791 годах. В 1887 году вода в реке поднялась на 3 м и затопила тысячи населённых пунктов, нанеся огромный материальный ущерб. Погибло около 1 млн. человек, пострадало свыше 7 млн. человек. В 1933 году река затопила 3 тыс. селений, пострадало около 4 млн. человек. В 1950 году остались без крова миллионы людей, погибли 500 тыс. человек. На реке Янцзы за последние 2 тыс. лет произошло около 50 катастрофических наводнений. В настоящем столетии наиболее сильными являются наводнения 1931 и 1954 годов. В первом случае под водой оказались 16 из 23 китайских провинций: были затоплены тысячи населенных пунктов, погибло около 1 млн. человек, пострадало более 40 млн. человек. Во втором случае масштабы охвата затопленных территорий оказались еще значительнее. В 1996 году Янцзы затопила ещё бо́льшие территории.

Самое крупное катастрофическое наводнение в Китае произошло в июне-июле 1959 года: разлив рек на северо-востоке привел к гибели 2 млн. человек.

В 1970 году продолжительные дожди и обильное таяние снега в предгорьях Карпат привели к подъёму воды в реках Днестр, Тисса, Прут, Серет на 3-5 м. Наводнение охватило 8 областей Украины. Было разрушено более 8 тыс. жилых построек, 160 крупных производственных предприятий, залиты тысячи гектаров посевов.

В 1974 году ливни и обильные снегопады в западных районах Белоруссии вызвали продолжительное наводнение. Только в Брестской области в воде оказались 500 населенных пунктов.

В 1989 году в Хабаровском и Приморском краях прошли сильные ливневые дожди. Уровень воды в реках поднялся на 8 м. Было затоплено более 140 населенных пунктов, погибли и пропали без вести 11 человек.

В 1995 году весеннее половодье Дона затопило 642 км² территории Ростовской области. Пострадали 39 населенных пунктов, погибло свыше 4 тыс. животных. Были затоплены 38 тыс. га сельскохозяйственных угодий.

Часто бывает, что вторичные поражающие факторы наводнения вызывают ещё бо́льшие бедствия, чем оно само. Ужасная трагедия постигла египетскую провинцию Асьют в 1994 году. Вызванное ливнем наводнение привело к короткому замыканию на складе нефтепродуктов. После мощного взрыва пылающее горючее залило близлежащий посёлок, при этом погибло более 500 человек. В 1994 году в Индии многодневные ливни вызвали наводнение, а затем – оползни, в которых погибло более 75 человек. В том же году в Италии наводнением в долине реки По было снесено в море более 20 тыс. т. вредных веществ. Одной из причин возникновения наводнений может стать ветровой нагон воды в устья и дельты рек. Совместные «усилия» волн, ветра, осадков приводят к затоплению прибрежных территорий, разрушению находящихся там сооружений, гибели посевов. После спада воды происходит проседание зданий, земли, засоление почвы. Такие наводнения называются нагонными. Наводнение подобного типа было зарегистрировано 12-13 ноября 1970 года в районе островов и прибрежной полосы Бенгальского залива (Бангладеш). Мощная нагонная волна высотой 10 м, вызванная ураганом, в течение нескольких десятков минут накрыла густонаселенные острова и значительную часть материкового побережья общей площадью в 20 тыс. км². По официальным данным, погибло около 500 тыс. человек, были разрушены 400 тыс. домов, под водой оказалось более 300 тыс. голов скота. Наводнение вызвало вспышку холеры и брюшного тифа. В целом пострадало более 10 млн. человек.

В России нагонные наводнения типичны для Санкт-Петербурга, населённых пунктов низовий рек Волги, Урала, Кубани. Так, 23 сентября 1924 года повернувшая вспять река Нева затопила Ленинград. Под водой оказались Васильевский остров, Петроградская сторона и некоторые другие районы города, которому был нанесён огромный материальный ущерб. Причиной нагонного наводнения послужили ветры и циклоны, возникшие над Балтийским морем. Одиннадцатого мая 1990 года сильный ветер в Каспийском море поднял высокую волну и погнал ее в устье реки Урал. Вода затопила Гурьевскую область.

Для прибрежных морских районов, где береговые территории защищаются плотинами и дамбами, причиной наводнений служит шторм. В 1170 году штормовое море оторвало от суши и размыло огромную территорию. На этом месте образовалась цепь Фризских островов вдоль берегов Германии и Нидерландов. В 1280 году во время шторма море прорвало плотины, вклинилось вглубь территории Нидерландов и образовало большой морской залив Зей-дер-Зее. Тогда погибли 50 тыс. человек. В 1953 году, в тех же Нидерландах, ураган вызвал огромные морские волны, которые прорвали защитные дамбы и проникли во внутренние районы страны. Высота воды в местах затопления достигала 5-9 м. Погибло более 2 тыс. человек, а всего от наводнения пострадало более 1 млн. человек.

Иногда причиной наводнений являются повреждения плотин, дамб и других гидротехнических сооружений. При этом масса воды из водохранилища устремляется вниз по руслу реки, что приводит к резкому изменению ширины, глубины, скорости течения водного потока, который за короткое время заливает прибрежные территории. Именно разрушение плотины Глено (Италия) высотой 75 м привело в 1923 г. к порыву 5 млн. м³ воды. Не обошлось и без человеческих жертв. В 1963 году, опять же в Италии, внезапный перелив воды через плотину высотой 265 м привёл к гибели 3 тыс. человек. Аналогичная ситуация наблюдалась в 1979 году в Индии. Тогда жертвами наводнения стали тысячи человек.

В целях предотвращения или уменьшения отрицательных последствий наводнений выполняются организационные и инженерно-технические мероприятия, такие, как укрепление гидротехнических сооружений, устройство дополнительных дамб, валов для задержания водных потоков, накопление аварийных материалов для заделывания промоин, наращивания высоты плотин и дамб, подготовка аварийных плавсредств. Выделяются транспортные средства для возможной эвакуации населения и материальных ценностей. Выполняется постоянный гидрологический прогноз, отслеживается уровень воды в водохранилищах, организуется подготовка населения и специальных формирований для работы в условиях наводнений.

Цунами.

Слово «цунами» пришло из японского языка и означает «гигантскую волну в гавани». Волны-цунами возникают в результате землетрясений или других внезапных изменений рельефа морского дна. В открытом море такие волны не достигают и метровой высоты и вполне безобидны. Однако по мере приближения к побережью вода вздымается огромными валами.

Длина волны, то есть расстояние от одной водяной горы до другой, составляет от 150 до 600 км. До тех пор пока сейсмические волны имеют под собой большую глубину, их высота не превышает одного метра и они вполне безобидны. Проплывающие над ними суда не принимают их всерьёз. Чудовищная сила цунами обнаруживается лишь у берегов. Там волны замедляют своё движение, вода вздымается на невероятную высоту; чем круче берег, тем выше волны. Такая катастрофа произошла в ночь с 26 на 27 августа 1883 года, когда в Зондском Проливе между островами Ява и Суматра взорвался вулкан Кракатау, высившийся на безлюдном островке того же названия. Спустя полчаса на берега Явы и Суматры обрушались волны-цунами, вызванные этим извержением. Их высота доходила до 40 метров, они разрушали 300 городов и деревень, 36000 человек утонуло. Три волны-цунами опустошили 15 июня 1896 года восточное побережье Японии. Между 30 и 40 градусами северной широты они уничтожили практически все населённые пункты прибрежной зоны. 100000 домов были разбиты и снесены, 27000 человек погибли.

Дополнительная информация. К наиболее опасным морским геологическим явлениям природного происхождения относятся цунами. Цунами представляет собой разновидность морских волн, возникающих при подводных и прибрежных землетрясениях.

Необычно высокие волны прибоя неожиданно появляются на побережье при опускании, поднятии или изменении дна океана. Такие нарушения поверхности дна происходят одновременно на большой территории в результате тектонических движений почвы, извержений подводных вулканов, обвалов больших участков суши в океан, подводных сдвигов и оползней. Цунами характеризуются следующими показателями.

Высота морской волны – расстояние по вертикали между гребнем и подошвой волны. Непосредственно над очагом возникновения цунами высота волны составляет от 0,1 до 5 м. Ни с корабля, ни с самолета эта волна, обычно, не видна. Люди, находящиеся на корабле, даже не подозревают о том, что под ними прошла волна цунами. Попадая на мелководье, она уменьшает скорость движения, и её энергия идёт на увеличение высоты. Волна растёт всё выше и выше, как бы «спотыкаясь» на мелководье. При этом её основание задерживается, и создается нечто вроде водяной стены высотой от 10 м до 50 м и более. Конечная высота волны зависит от рельефа дна океана, контура и рельефа берега. На плоских, широких побережьях высота цунами обычно не более 5-6 м. Волны большой высоты образуются на отдельных, сравнительно небольших участках побережья с узкими бухтами и долинами. В Японии, как в одной из самых страдающих от цунами стран, волны с высотой 7-8 м встречаются примерно 1 раз в 15 лет, а с высотой 30 м и более отмечались 4 раза за последние 1500 лет. Самой крупной была волна, которая обрушилась на берег полуострова Камчатка у мыса Лопатка в 1737 году. Она достигла высоты, чуть ли не, 70 м. В 1968 году на Гавайских островах (США) волна перекатывалась через верхушки прибрежных пальм.

Длина морской волны – расстояние по горизонтали между двумя вершинами или подошвами смежных волн. Длина волны может составлять от 150 до 300 м. Она сокращается по мере уменьшения глубины океана, так как скорость перемещения цунами становится меньше при подходе к берегу.

Фазовая скорость волны – линейная скорость перемещения какой-либо фазы (элемента) волны, например, гребня. Она колеблется в пределах от 50 до 1000 км/ч. Чем больше глубина океана, тем с большей скоростью перемещается волна. Пересекая Тихий океан, где средняя глубина около 4 км, цунами движется со скоростью 650-800 км/ч, при прохождении глубоководных жёлобов скорость увеличивается до 1000 км/ч, а при подходе к берегам быстро падает и составляет на глубине 100 м около 100 км/ч. В 1946 году цунами от пролива Унимак, разрушив маяк Скоти-Кеп (США) и Хило (Гавайские острова), докатилась до Вальпараисо (Чили) за 18 ч, пройдя расстояние в 13 тыс. км со средней скоростью порядка 700 км/ч. С такой же скоростью цунами, возникшее при землетрясении в Чили в 1960 году пересекло Тихий океан и достигло берегов Японии, Австралии, Курильских островов. Колоссальная энергия цунами гонит его на огромные расстояния. Например, цунами, вызванное извержением вулкана Кракатау в 1883 году (Индонезия), было отмечено на расстоянии 18 тыс. км от места его возникновения.

Интенсивность цунами – характеристика энергетического воздействия цунами на берег, оцениваемая по условной шестибалльной шкале:

- 1 балл – очень слабое цунами. Волна отмечается (регистрируется) только мореографами.

- 2 балла – слабое цунами. Может затопить плоское побережье. Его замечают лишь специалисты.

- 3 балла – среднее цунами. Отмечается всеми. Плоское побережье затоплено, лёгкие суда могут быть выброшены на берег. Портовые сооружения подвергаются слабым разрушениям.

- 4 балла – сильное цунами. Побережье затоплено. Прибрежные постройки повреждены. Крупные парусные и небольшие моторные суда выброшены на сушу, а затем снова смыты в море. Берега засорены песком, илом, обломками камней, деревьев, мусора. Возможны человеческие жертвы.

- 5 баллов – очень сильное цунами. Приморские территории затоплены. Волноломы и молы сильно повреждены. Крупные суда выброшены на берег. Ущерб велик и во внутренних частях побережья. Здания и сооружения имеют разрушения разной степени сложности в зависимости от удалённости от берега. Всё кругом усеяно обломками. В устьях рек высокие штормовые нагоны. Сильный шум воды. Имеются человеческие жертвы.

- 6 баллов – катастрофическое цунами. Полное опустошение побережья и приморских территорий. Суша затоплена на значительное расстояние вглубь от берега моря.

Интенсивность цунами зависит от длины, высоты и фазовой скорости движения волны набега. Энергия цунами обычно составляет от 1 до 10% от энергии вызвавшего его землетрясения.

К поражающим факторам цунами относятся ударная волна, размытие, затопление. Колоссальная кинетическая энергия волны позволяет цунами рушить практически всё, что встречается на пути. Катастрофическое цунами, почти не снижая скорости, способно пройти через населенный пункт средних размеров, превратить его в руины и уничтожить всё живое. После прохождения цунами побережье меняет свой облик, корабли выносятся на берег на расстояние сотен, а порой и тысяч метров от кромки моря. В порту Корраль (Чили) в 1960 году волна цунами перебросила судно водоизмещением 1×1 тыс. т. из гавани через город в открытое море. Наряду с материальными потерями цунами приводит к гибели людей. В период с 1947 по 1983 годы количество жертв составило 13,6 тыс. человек. Наиболее сильное из известных цунами, впоследствии названное Санрику, произошло от подводного землетрясения в 240 км от берегов Японии 15 июня 1896 года. Тогда огромная волна высотой 30 м обрушилась на остров Хонсю. Погибли 27122 человека. Были смыты в море 19617 домов. Первое в России «моретрясение» было зарегистрировано на Камчатке в 1737 году. По словам очевидца, «последовали волны ужасного и несравненного трясения, потом взвилась вода на берег в вышине сажен 30, которая, нимало не стояв, сбежала в море. От сего наводнения тамошние жители совсем разорились, а многие бедственно скончали свой живот».

В 1979 году цунами с высотой волны 5 м обрушилось на тихоокеанское побережье Колумбии. Погибли 125 человек.

В 1994 году на Филиппинах цунами высотой 15 м разрушило до основания 500 домов и 18 мостов. Погибло более 60 человек.

По многочисленным наблюдениям, в 95% случаев цунами возникают вследствие сильных подземных землетрясений. Сам факт регистрации подобного землетрясения уже несёт информацию о возможном цунами. Более детальная обработка сейсмических данных о землетрясении позволяет определить координаты его эпицентра и магнитуду, а также возможность возникновения цунами с опасной высотой волны.

Скорости распространения сейсмических волн в твёрдом теле Земли и цунами на акватории океана отличаются на несколько порядков. По этой причине между началом регистрации землетрясения береговой сейсмической станцией и приходом волны к берегу всегда есть пауза, длительность которой зависит от расстояния между эпицентром землетрясения и конкретным участком побережья. Для российского побережья Тихого океана эта пауза лежит в пределах от нескольких минут до суток. Её наличие позволяет службе оповещения заблаговременно передать предупреждение в населённые пункты о надвигающейся опасности и осуществить мероприятия по предотвращению возможного ущерба от цунами на берегу и в море.

Заключительная часть.

История развития человеческого общества неразрывно связана со стихийными бедствиями, авариями и катастрофами. Одни из них явились причиной заката цивилизаций и государств, другие послужили толчком в развитии народов и регионов. Крупномасштабные ЧС приводили к подрыву экономических и политических систем, пересмотру вопросов взаимодействия человека и природы, человека и техники, людей между собой.

На начальном этапе развития человеческого общества ЧС носили в основном природный характер и были связаны со стихийными бедствиями, наводившими ужас на человека. Достаточно вспомнить картину К. П. Брюллова «Последний день Помпеи», чтобы убедиться в том, какой страх вызвало извержение Везувия у населения погибшего города.

По мере приобретения черт техногенного общества, на первое место вышли ЧС антропогенного характера, обусловленные производственной деятельностью человека. В последние годы такие ЧС неуклонно возрастают и составляют примерно 75-80% от общего числа чрезвычайных ситуаций.

По данным Международного Комитета Красного креста, ЧС природного характера унесли в двадцатом столетии свыше 11 млн. жизней и нанесли огромный материальный ущерб. Чрезвычайные ситуации природного характера подразделяются на стихийные бедствия и эпидемии.

Стихийным бедствием называется природное явление значительного масштаба, в результате которого может возникнуть или возникла угроза жизни или здоровью людей, могут произойти разрушение или уничтожение материальных ценностей и компонентов окружающей природной среды.

К основным стихийным бедствиям относятся землетрясения, наводнения, цунами, ураганы, природные пожары, оползни, сели, лавины, ливни, бури, засухи, метели, холода, извержения вулканов, град, сильные снегопады, грозы, туманы, гололёд, изморози.