МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА

 

 
"РОЛЬ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА В ОБЕСПЕЧЕНИИ УСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ ЭКОСИСТЕМ "
 
(МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ)
 
Москва 2006

УДК 627.5

К ВОПРОСУ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПАВОДКОВОГО РАСХОДА РЕКИ ПОДКУМОК

 

Я.В. Волосухин – аспирант

ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный технический университет»

(Новочеркасский политехнический институт)

 

Тенденция роста количества и масштабов природных катастроф связанных с водой проявляется во всем мире. За период 1991-2000 гг. число людей в мире, пострадавших от природных катастроф, выросло со 147 до 211 млн в год. За тот же самый период более 665 000 человек погибло от более 2500 природных катастроф, из которых 90 % были так или иначе связаны с водой (50 % от количества катастроф и 15 % от количества погибших приходятся на наводнения) [1].

За первые 4 года ХХI века при наводнениях погибло  – более 37 тыс. человек, эвакуировано –  более 152 млн чел. Затоплено –  около 93 млн тыс. га земель, прямой ущерб от крупных наводнений составил  более 79 млрд долл. США. За тот же период по Российской Федерации, среднемноголетний ущерб от наводнений составляет 41,6 млрд руб., в т.ч. в бассейнах рек: Волга – 9,4 млрд руб., Обь – 4,4 млрд руб., Терек – 3 млрд.руб., Дон – 2,6 млрд руб., Кубань – 2,1 млрд руб., Лена – 1,2 млрд руб., Озеро Байкал – 0,9 млрд руб., прочих рек – 10,7 млрд руб.

Южный Федеральный округ включает 13 субъектов федерации и составляет 3,5 % от площади РФ, в округе проживает около 22 млн чел, средняя плотность населения составляет около 37 чел/км2 [2]. Рельеф ЮФО достаточно изменчив, на юге возвышаются Кавказские горы с пиками выше 5 км (г. Эльбрус, 5642 м), в центре находится Кумо-Манычская впадина (близко к нулю), на севере – равнины (100-300м). Реки Южного Федерального округа (Дон, Нижняя Волга, Терек, Кубань и др.) являются одними из самых паводкоопасных рек РФ и наносят колоссальный ущерб объектам экономики и населению. Особую опасность представляют быстроформирующиеся селевые потоки горных рек. На северном склоне Большого Кавказа, насчитывается более 1700 селевых бассейнов общей площадью около 7000 км2. Кроме того, в регионе имеется много речных русл, в которых непосредственно формируются селевые паводки.

Проблемы и причины критического состояния рек ЮФО следующие:

растет частота опасных паводков;

интенсивно и бессистемно застраиваются поймы рек;

сужаются долины рек мостами и дорогами;

растет число защитных сооружений, в связи с этим возрастают риски;

значительно уменьшена сеть гидрологических постов;

техническое состояние действующих гидропостов осталось на уровне 70-х годов XX века, в связи с этим достоверность прогнозов снижена.

Для улучшения критической ситуации предполагается использование современных технологий. Модель разрабатывалась для реки Подкумок, одной из самых антропогенно освоенных рек ЮФО (средняя плотность населения более 700 чел/км2, что почти в 20 раз больше средней плотности по ЮФО). Годовой сток реки Подкумок в год 75 % обеспеченности составляет 195,2 млн м3 (Qср. год = 6,2 м3/с), в год 95 % обеспеченности составляет 139,1 млн м3 (Qср. год = 4,4 м3/с). Однако расходы реки Подкумок очень существенно колеблются в течение года, составляя в межень до 2,0 м3/с, а в паводок до 350 м3/с в отдельных створах. Около 60 % годового стока реки Подкумок приходится на период половодья (с мая по август). При этом уровни воды в реке Подкумок изменяются в межень и паводок более чем на 2,0 м, что ведет к затоплению антропогенно освоенной поймы реки. Несмотря на высокую частоту прохождения паводков на реке Подкумок ущерб от них остается высоким, так только в результате паводка 2002 г. ущерб составил около 2,0 млрд руб. (разрушено 2977 дома, 59 мостов, пострадало 44894 человек) [3].

Для улучшения качества и количества прогнозов критических быстроформирующихся паводков рек Северного Кавказа предполагается использование следующих современных технологий:

цифровые карты местности высокого разрешения Google Earth, Google Maps;

результаты натурных исследований в отдельных створах с помощью спутниковых технологий (георадар «ОКО – 2», электроразведочная аппаратура ERA-MAX и др.);

программный комплекс прикладных программ для моделирования FLO-2D.

В результате создания математической модели, построенной по цифровым картам местности высокого разрешения, с учетом результатов натурных исследований в отдельных створах, реализованной в программном комплексе FLO-2D, представляется возможным моделирование следующих гидрологических процессов (рисунок).

 

 

Возможности математической модели гидрологических процессов на реке Подкумок

 

Выводы

 

1.  Существующие программные комплексы для моделирования паводков в бассейне реки Подкумок неэффективны в связи с сильной антропогенной освоенностью поймы, значительным влиянием на расходы построенных сооружений в пойме (дамбы, коммуникации, дороги, мосты и т.д.), слабым учетом количества стока с водосбора при высокой его застройке.

2.  Разработана математическая модель паводкового расхода реки Подкумок, основывающаяся на доступных современных технологиях (цифровые карты местности высокого разрешения, гидрологические, инженерно – геологические, геофизические натурные исследования с помощью спутниковых технологий и пакета моделирования). В модели были проработаны и устранены недочеты существующих программных комплексов для моделирования паводков.

 

Библиографический список

 

1.  Review of world water resources by country [Текст] – Rome, 2003. – 127 p. – ISBN 92-5-104899-1.

2.  www.gks.ru – сайт федеральной службы государственной статистики.

3.  Носов К.Н. Материалы рекогносцировочного обследования паводка 20-22.06.2002 г. В бассейне реки Подкумок. /К.Н. Носов, Э.В. Запорожченко, А.М. Падня. – Пятигорск: ОАО «Севкавгипроводхоз»,  2002.  94 с.