ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ, 2014, том 41, № 2, с. 111-122
ВОДНЫЕ РЕСУРСЫ И РЕЖИМ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ
УДК 539.1
КАТАСТРОФИЧЕСКОЕ НАВОДНЕНИЕ 2013 ГОДА В БАССЕЙНЕ РЕКИ АМУР: УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ, ОЦЕНКА ПОВТОРЯЕМОСТИ, РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
© 2014 г. В. И. Данилов-Данильян, А. Н. Гельфан, Ю. Г. Мотовилов, А. С. Калугин
Институт водных проблем РАН 119333 Москва, ул. Губкина, 3 E-mail: hydrowpi@aqua.laser.ru Поступила в редакцию 25.10.2013 г.
Рассмотрены основные факторы формирования катастрофического наводнения в бассейне Амура в июле—сентябре 2013 г. Обсуждается роль Зейского и Бурейского водохранилищ в снижении паводковой опасности. Даны предварительные оценки повторяемости максимального расхода паводка. Показано, что в условиях дефицита данных о расходах воды по длине реки и малой продолжительности имеющихся рядов наблюдений оценки паводковой опасности на р. Амур, полученные на основе статистической обработки этих данных, содержат значительную неопределенность. Разработаны физико-математическая модель формирования стока в бассейне среднего Амура на основе информационно-моделирующего комплекса ECOMAG и одномерная гидродинамическая модель движения паводковой волны для 600-километрового участка Амура на основе программного комплекса MIKE 11. Показаны возможности совместного применения моделей для воспроизведения хода расходов и уровней воды на разных участках Амура в период прохождения паводка 2013 г., а также для оценки влияния сбросов Зейского водохранилища на уровенный режим Амура ниже впадения р. Зеи.
Ключевые слова: наводнение, паводок, Амур, риск, моделирование.
Б01: 10.7868/80321059614020059
Дождевой паводок, сформировавшийся в июле—сентябре 2013 г. на реках бассейна р. Амур, вызвал наводнение, которое охватило огромные территории российского Дальнего Востока и северо-востока Китая и стало одним из наиболее масштабных стихийных бедствий XXI в. по продолжительности, площади распространения, числу пострадавших и экономическому ущербу.
Практически весь бассейн Амура — десятый по размеру речной бассейн в мире площадью 1.85 млн км2 — оказался охваченным разрушительным наводнением, продолжавшимся более двух месяцев. В Амурской, Еврейской автономной областях, Хабаровском крае были затоплены десятки населенных пунктов. В наиболее крупных из них — Хабаровске, Комсомольске-на-Амуре — подъем воды превысил максимальный уровень за период наблюдений. По официальным данным, на середину октября 2013 г. общее число пострадавших превысило 168 тыс. человек. Более 12 тыс. домов разрушены и почти каждый пятый из них не подлежит восстановлению. Десятки тысяч человек переселены из зоны бедствия. Суммарный эконо-
мический ущерб оценивается российскими властями в 40 млрд рублей, но есть основания полагать, что в ходе уточнений эта сумма возрастет. Не будет преувеличением утверждать, что для нашей страны это наводнение стало катастрофой национального масштаба. Еще более разрушительными из-за большей численности и плотности населения оказались последствия наводнения для китайской части бассейна Амура, где погибли или числятся пропавшими без вести более 200 человек, свыше 800 тыс. человек эвакуированы, а общий ущерб от наводнения оценивается в 15 млрд долларов США.
Анализ особенностей формирования произошедшего наводнения в бассейне в целом и отдельных его частях, оценки повторяемости наблюдавшихся расходов и уровней воды с учетом изменений климата и хозяйственной деятельности в бассейне, воспроизведение с помощью математических моделей пространственной картины формирования катастрофического паводка, его распространения по речным руслам, создание на базе этих моделей технологий оценки опасности и прогнозирования паводкового стока для
подверженных затоплениям участков бассейна р. Амур — первоочередные задачи, решение которых позволит оценить эффективность осуществляемых и планируемых защитных мероприятий, повысить безопасность гидротехнических сооружений (ГТС), снизить ущерб от будущих экстраординарных паводков в этом паводкоопасном регионе.
В настоящей статье представлены первые результаты решения специалистами Института водных проблем РАН некоторых из перечисленных задач на примере бассейна Среднего Амура.
ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ
НАВОДНЕНИЯ И РОЛЬ ВОДОХРАНИЛИЩ В СНИЖЕНИИ ПАВОДКОВОЙ ОПАСНОСТИ В БАССЕЙНЕ АМУРА
Наводнение 2013 г. в бассейне р. Амур сформировалось в результате чрезвычайно редкого сочетания неблагоприятных гидрометеорологических факторов. Основной фактор, обусловивший это стихийное бедствие, — уникальная синоптическая обстановка, которая сложилась над территориями российского Дальнего Востока и северо-востока Китая в период развитой фазы летнего муссона. Эта обстановка характеризовалась, согласно данным Росгидромета, двумя особенностями: 1) формированием высотной фронтальной зоны, вдоль которой в течение двух месяцев непрерывно перемещались глубокие, насыщенные влагой циклоны; 2) формированием блокирующей области высокого давления над северо-западной частью Тихого океана, что препятствовало перемещению этих циклонов с континента в сторону Охотского моря. Результатом этих синоптических макропроцессов стало формирование аномальных по объему, продолжительности и площади распространения дождевых осадков в бассейнах крупнейших рек региона. В некоторых частях бассейна р. Амур слой осадков, выпавших за июль—август 2013 г., превысил годовую норму.
Аналогичные синоптические процессы не раз становились основной причиной катастрофических наводнений в разных районах Земного шара. Яркий недавний пример — формирование гигантской блокирующей области высокого давления, принесшей аномальную жару на европейскую часть России и охватившей также Казахстан и северо-запад Китая летом 2010 г., что привело к выпадению экстремально высоких и продолжительных дождевых осадков и, как следствие, к катастрофическому наводнению на р. Инд, охватившему территорию почти в 1 млн км2 и унесшему в Пакистане жизни более 2000 человек [8].
Существует мнение, что возникновение подобных аномальных синоптических явлений связано с происходящими изменениями климата, сопровождающимися увеличением количества и мощности циклонов в Северном полушарии, а также, с одной стороны, ростом повторяемости периодов с интенсивными осадками и, с другой стороны, увеличением масштаба засух [6].
Другой важнейший фактор произошедшего наводнения на Амуре — высокая насыщенность почвогрунтов водой на огромных площадях речных бассейнов к началу паводкового сезона. По данным Росгидромета, высокая влажность поч-вогрунтов стала результатом снежной холодной зимы 2012—2013 гг., приведшей к формированию мощного снежного покрова в этих бассейнах, и поздней весны, в течение которой значительная часть талой воды была поглощена почвогрунта-ми. Насыщение водой почвогрунтов привело к критическому снижению их впитывающей способности и резкому уменьшению естественной регулирующей емкости речных бассейнов перед выпадением дождей. В результате огромные массы дождевой воды, обрушившиеся начиная с июля на склоны речных долин, с минимальными потерями на впитывание в почву стекали в речную сеть, что привело к одновременному формированию паводковых волн и резкому росту расходов и уровней воды в реках бассейна. На многих участках речной сети уровень воды превысил максимальные величины, зарегистрированные за период инструментальных наблюдений в этом паводкоопасном регионе. Так, по данным Росгидромета, максимальный уровень воды в Хабаровске составил 808 см (исторический максимум 1897 г. — 642 см), в Комсомольске-на-Амуре — 910 см (исторический максимум 1959 г. — 701 см). Как следует из таблицы, построенной по данным Центра регистра и кадастра Росводресурсов, на всем протяжении Среднего и Нижнего Амура уровень затопления на 1—3 м превысил отметки опасного явления и продолжительность стояния воды над этой отметкой достигала почти 1.5 мес. Максимальный за период наблюдений расход воды, измеренный специалистами Государственного гидрологического института при прохождении пика паводка в створе Хабаровска, составил 46000 м3/с, что почти вдвое выше среднемноголетнего максимального расхода в этом створе (24700 м3/с).
Продолжая аналогии по факторам формирования с недавними масштабными наводнениями в других регионах мира, следует упомянуть катастрофическое (50 человек погибших, экономический ущерб свыше 15 млрд долларов) наводнение
Отметки стояния высоких вод и продолжительность затопления в период прохождения паводка 2013 г.
Пост Отметка опасного явления над "0" поста, см Максимальный наблюденный уровень над "0" поста, см Начало опасного явления Конец опасного явления Продолжительность, дни
Благовещенск 800 821 14 августа 24 августа 11
Константиновка 750 924 5 августа 30 августа 26
Поярково 750 833 10 августа 28 августа 19
Иннокентьевка 930 1081 12 августа 31 августа 20
Пашково 1600 1802 15 августа 2 сентября 19
Ленинское 850 1044 7 августа 13 сентября 38
Хабаровск 600 808 16 августа 18 сентября 34
Троицкое 450 610 19 августа 26 сентября 39
Комсомольск 650 910 25 августа 3 октября 40
Мариинское 550 707 2 сентября 8 октября 37
в бассейне Миссисипи летом 1993 г. Увеличению высоты дождевого паводка, сформировавшего это наводнение, также в значительной степени способствовало высокое увлажнение почвогрун-тов на огромной территории вследствие экстремально обильных дождей осени 1992 г. и аномально снежной зимы 1992—1993 гг. [11].
Существующие возможности снижения паводкового стока в бассейне Амура и смягчения последствий наводнения существенно зависят от эффективности регулирования стока Зейским и Бурейским водохранилищами. Согласно данным Росводресурсов, к началу паводкового сезона 2013 г. оба водохранилища были сработаны до предписываемого правилами их регулирования уровня. Во второй половине июля приток воды в Зейское водохранилище вырос почти в 4 раза — с 1600 до 6500 м3/с, при этом сбросной расход через гидроагрегаты не превышал 1200 м3/с. В конце июля — в августе приток воды в водохранилище вырастал до почти 12000 м3/с, но сбросные расходы увеличивались при этом лишь до 3500—5000 м3/с, т.е. даж
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.