ГЕОЭКОЛОГИЯ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ. ГЕОКРИОЛОГИЯ, 2015, № 5, с. 434-440
ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ
УДК 504;502.64
ОЦЕНКА УЯЗВИМОСТИ ТЕРРИТОРИЙ ДЛЯ ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ (НА ПРИМЕРЕ НАВОДНЕНИЯ)
© 2015 г. Е. В. Булдакова, В. Г. Заиканов, Т. Б. Минакова
Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Уланский пер., д. 13, стр. 2, Москва 101000 Россия. E-mail: zaikanov@geoenv.ru
Поступила в редакцию 20.10.2014 г.
Рассматривается подход к оценке уязвимости территорий для наводнений. Приводится алгоритм операций оценки уязвимости и определен набор необходимых параметров. Базовая элементарная единица оценки уязвимости территорий - урболандшафтный участок. За интегральный показатель оценки уязвимости принимается разница показателей природно-ресурсного потенциала до и после события. Предлагаемый подход является унифицированным при оценке уязвимости для наводнения как урбанизированных, так и природных систем.
Ключевые слова: оценка уязвимости, параметры наводнения, геосистема, урболандшафтный участок, природно-ресурсный потенциал.
ВВЕДЕНИЕ
Одно из наиболее часто возникающих стихийных бедствий по сравнению с другими экстремальными природными событиями - наводнение. Оно причиняет существенный материальный и экологический ущерб. По удельному материальному ущербу наводнения уступают лишь землетрясениям.
Статистические данные Всемирной метеорологической организации о последствиях опасных природных явлений свидетельствуют о том, что за ХХ в. в мире во время наводнений погибло около 10 млн человек, а территории, подверженные наводнениям, на которых проживают около одного миллиарда человек, сравнимы с площадью Европы [1].
В России общая площадь земель, подвергающихся затоплениям при наводнениях, составляет более 88 тыс. км2 (около 5% территории страны). Потенциальная угроза затопления существует более чем для 40 крупных городов и нескольких тысяч других населенных пунктов [12]. По материалам МЧС РФ ежегодно со 100%-ной вероятностью в Российской Федерации затапливаются около 50 тыс. км2.
Многие авторы, анализировавшие причины и последствия наводнений на территории Рос-
сии в ХХ в. и начале XXI в., отмечают, что в последние годы увеличилась частота опасных наводнений [16, 18]. По данным В.А. Семенова и А.А. Коршунова [16], в первые годы XXI в. повторяемость высоких и катастрофических наводнений возросла в среднем на 15%, по сравнению с последним десятилетием прошлого столетия. В августе-сентябре 2013 г. наводнение на Дальнем Востоке было самым большим по площади, тогда пострадали тысячи жителей Амурской области, Еврейской автономной области, Хабаровского края. В 2014 г. на территории Алтайского края из-за обильных проливных дождей наводнение по масштабу и интенсивности воздействия на инфраструктуру и население превзошло по размеру все ранее отмечавшиеся на этой территории за всю историю наблюдений.
Среднегодовой ущерб от наводнений в России оценивается примерно в 40 млрд руб. [20]. Однако общая сумма ущерба от наводнения на Дальнем Востоке составила 527 млрд руб. [21], а на Алтае - 11.3 млрд руб. [22].
Сокращению этих величин в перспективе может способствовать предварительная оценка уязвимости территорий для возможного наводнения.
ПОДХОДЫ К ОЦЕНКЕ УЯЗВИМОСТИ ТЕРРИТОРИЙ ДЛЯ ОПАСНЫХ ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
Известно, что воздействие опасных природных процессов может приводить к разрушению инженерно-технических объектов, полному или частичному уничтожению природных компонентов, ухудшению продуктивности сельскохозяйственных и лесных угодий, изменению состава флоры и фауны и в конечном итоге негативно сказываться на условиях жизнедеятельности человека. Практическим отражением уязвимости являются последствия воздействия процессов, которые зависят как от свойств самого реципиента (объект экономики, природный компонент), его способности противостоять негативным воздействиям, так и от характера и интенсивности воздействий [4, 13, 19].
В настоящее время в основном известны примеры и методики оценки ущербов от наводнений применительно только к объектам экономики. Чаще всего ущерб от наводнения определяется функцией от плотности населения и максимального уровня воды. Однако анализ данных о величине материального ущерба от наводнений в различных регионах европейской части России показал, что такая оценка ущерба в денежном выражении может быть лишь весьма приблизительной: при высокой плотности населения значения ущерба будут завышены, при низкой, даже при наличии дорогостоящих инженерных сооружений - занижены [2]. Менее разработан подход к оценке ущерба от затопления, причиняемого отдельным природным компонентам и особенно территории в целом.
Для оценки уязвимости на первоначальном этапе важно определить вид и интенсивность ожидаемого наводнения и выделить границы территории - зоны его воздействия. Выбираемые для оценки параметры процесса должны отражать силу воздействия, способную привести к чрезвычайным ситуациям (ЧС), и быть приемлемыми для оценки уязвимости всех реципиентов.
В качестве наиболее унифицированной базовой территориальной единицы оценки уязвимости в исследованиях авторов принята геосистема. Она, как основная единица территориального деления земной поверхности, включает природные компоненты: атмосферу, литогенную основу, поверхностные и подземные воды, почвы, растительность и животный мир, а также в ее преде-
лах могут размещаться объекты экономики [13]. В зависимости от вида геосистем последствия воздействий будут существенно различаться, несмотря на то, что состав реципиентов во всех геосистемах постоянный. При этом биотическая группа служит индикатором уровня воздействия процесса. В отличие от абиотических показателей биоиндикаторы суммируют действие биологически важных факторов. Изменения качественных и количественных характеристик растительного покрова могут быть определены в сравнении с естественным состоянием растительных сообществ.
Оценка уязвимости осуществляется для каждого объекта: здание, сооружение, авто- и железные дороги и т.д., природный компонент, геосистема, совокупность геосистем, а в итоге сложный многокомпонентный объект оценки уязвимости -территория.
Несмотря на то, что природные системы и их компоненты могут адаптироваться к часто повторяющимся наводнениям, продолжительное воздействие процесса на неустойчивую геосистему часто заканчивается ее разрушением. Инженерно-технические объекты к подобному воздействию еще более чувствительны.
В зависимости от характера воздействия наводнения его последствия будут существенно различаться между собой. Основные различия в получаемых значениях уязвимости будут связаны с параметрами затопления, в основном - с его продолжительностью. Естественно, что при катастрофическом половодье процесс затопления будет более спокойным, но наводнение более продолжительным, чем при прорыве плотины. Размеры же зон затопления могут быть одинаковыми.
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ И АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ
Общий алгоритм оценки уязвимости территории для наводнения включает несколько взаимосвязанных блоков (рисунок).
В первый блок входят переменные: параметры процесса - скорость, глубина, продолжительность, а также границы зон затопления, определяемые с учетом гидрологических характеристик и цифровой модели рельефа. Создается предварительная картографическая модель зон затопления с их параметрами. Привлечение к моделированию геоинформационных технологий обеспечивает
создание многослойной электронной карты, в которой опорный слой - топография территории, а каждый из других - изменяемый компонент при затоплении.
Второй блок - определение операционных единиц и оценка их состояния до затопления. Поскольку в основу оценки уязвимости территории положен геосистемный принцип, в первую очередь выполняется природное районирование территории, подлежащей затоплению - поймы, в катастрофических ситуациях (при прорыве плотины) - террас [7]. Далее на основе сопряженного картографического анализа границ геосистем, функциональных зон и зон ожидаемого затопления выделяются границы территориальных оценочных единиц уязвимости - урболан-дшафтных участков (УЛУ) [9]. Затем проводится их типизация, в основе которой лежит изучение структуры и выявление всех составляющих УЛУ элементов (например, прирусловая пойма с лугом, тип почв и растительности, объекты экономики и т.п.).
Учитывая, что устойчивость реципиентов к затоплению в большой степени зависит от их исходного состояния и репродуктивной способности, на следующем этапе проводится анализ и оценка состояния природных компонентов каждого типа УЛУ. Приняв условие, что УЛУ находится в квазистационарном состоянии, его интегральным показателем будут численные оценки значений системообразующих факторов - ресурса. Это -природный экономический ресурс - компонент природной среды, представляющий материальную (коммерческую) ценность и используемый в технологических процессах производства продукции и услуг, а также и геосистемный ресурс, отражающий жизнеспособность УЛУ как системы. В итоге интегральным показателем может быть оценка природно-ресурсного потенциала
УЛУ (Вт):
Brm1= /Sjm ■ Qjm ■ k6l, (1)
г
где Sijm - площадь г-го реципиента с у-ми параметрами в т-м УЛУ; Qijm - кадастровая стоимость г-го реципиента с у'-ми параметрами в т-м УЛУ; кы - коэффициент приведения к годовой размерности стоимостной оценки г-го реципиента.
Таким образом, этот блок включает подблоки на входе - параметрические описания исходного со стояния отдельных типов УЛУ, вычислитель-
ный подблок - расчет оценки исходного состояния УЛУ, на выходе - результаты оценки исходного состояния (оценка природно-ресурсного потенциала).
Наиболее сложный этап - оценка ожидаемых изменений состояния отдельных природных компонентов и объектов экономики при их затоплении (третий блок). Реакция различных реципиентов в пределах одного УЛУ на воздействие процесса с конкретными параметрами будет неодинаковой, так как для различных природных компонентов и объектов экономики приоритетным окажется тот или иной параметр наводнения. Вид и масштабы последствий наводнения зависят от параметров в
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.