Распространение зимних наводнений на реках северо-Кавказского региона (реки бассейна реки Кубань)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Распространение зимних наводнений на реках северо-Кавказского региона (реки бассейна реки Кубань) Работа выполнена в рамках Конкурса 2012 года по государственной поддержке молодых российских ученых-кандидатов наук, № МК-954.2012.5

Л.С. Банщикова

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Государственный гидрологический институт», г. Санкт-Петербург, Россия, gu_ggi@mail.ru

В последние годы наблюдается увеличение числа природных чрезвычайных ситуаций гидрологического генезиса на реках России, в том числе и на реках бассейна реки Кубань. Поскольку Северо-Кавказский регион активно осваивается, то системный подход к рациональному использованию водных ресурсов, оценка риска и потенциального ущерба при освоении прибрежных речных территорий является единственно возможным путем решения этой проблемы.

Река Кубань - это сложный водный объект, протекающий в горной, предгорной и равнинной областях, что существенно отражается на водном режиме объекта. Так особенностью зимнего режима, вследствие частой смены погодных условий, являются повторные замерзания и вскрытия, сопровождающиеся заторно-зажорными явлениями, вызывающими существенный подъем уровня воды, а соответственно затопление прибрежных территорий [1].

Наводнения, вызвавшие наибольший подъем уровней воды отмечались при зажорах по основному руслу Кубани, реках Афипс, Пшиш, Шебш, Белая, Фарс; максимальные уровни достигали 256-636 см и наибольшими были на реках Афипс (ст-ца Смоленская -- 606 см) и Пшиш (п. Габукай -- 636 см). Наиболее значительные заторные наводнения отмечались на р. Кубань -- в 1927 г. и 2002 г., р. Пшиш - 1937 г., р.Афипс -- 1945 г., р.Шебш -- 1956 г., р. Белая -- 1937 г. [23].

Наблюденные подъемы уровней воды вызвали затопление значительных по площади прибрежных территорий, на фоне этого существенно возрос риск использования прибрежных территорий. Характеристикой риска от заторно-заженых наводнений является вероятность наступления события, причиняющего ущерб.

Целесообразность эксплуатации и освоения той или иной прибрежной территории, с точки зрения возможного риска, оценивается величиной потерь. Определяющим гидрологическим фактором величины потерь при затоплении территории является глубина и продолжительность затопления территории.

По гидрологическим условиям в русле с учетом особенностей прилегающей территории для оценки зон затопления, используются значения величины превышения наивысшего заторного (зажорного) уровня 1% - ной обеспеченности над отметкой бровки поймы. Эта величина определяется как разница между отметкой возможного уровня воды 1%-ой обеспеченности и отметкой бровки поймы:

h_1%зп=H_1%з-H_п, (1.1)

где H_1%з - наивысший заторный уровень (м) 1%-ной вероятности превышения;

H_п - отметка уровня бровки поймы, м.

Ежегодная вероятность превышения максимальных зажорных (заторных) уровней определяется по формуле

водный речной ущерб прибрежный

,(1.2)

где m - порядковый номер членов ряда уровней, расположенных в убывающем порядке,

n - общее число членов ряда.

Эмпирическая вероятность превышения последнего члена ряда максимальных уровней воды ДH_з определяется по формуле (1.3)

ДH_з = h_Qз [( б^1,5 + 1 )^0,4 - 1 ] + 0,9 t_л, (1.3)

В формуле (1.3) h_Qз - глубина реки при отсутствии ледовых явлений, соответствующая уровню Н_Qз, t_л - толщина льдин. Коэффициент б вычисляется при n_л = 0,015 весной (осенью) Для экстраполяции кривых распределения вероятностей превышения максимальных уровней воды, обусловленных заторами (зажорами), используются аналитические функции распределения вероятностей. Параметры кривой распределения определяются графоаналитическим способом по трем опорным точкам Н_з,р1, Н_з,р2 и Н_з,р3, соответствующим с учетом усеченности кривой Н_з= f (р) значениям вероятностей, р₂ = 0,5(р₁+р₃) и р₃ равное повторяемости заторов(зажоров). Для экстраполяции максимальных заторных (зажорных) уровней воды до отметок заданной вероятности превышения часто заторный (зажорный) уровень представляют в виде суммы уровня Н_Qв, соответствующего в условиях свободного ото льда русла расходу воды в момент вскрытия (замерзания) реки, и превышения над ним дН_з. Такой подход позволяет учитывать дополнительную информацию о случаях вскрытия (замерзания). Интегральная кривая распределения вероятностей превышения заторных (зажорных) уровней совпадает при этом в нижней своей части с кривой обеспеченности уровней вскрытия (замерзания). Точка соединения кривых соответствует повторяемости заторов (зажоров). По данным многолетних наблюдений за уровнем воды,ледовыми явлениями, повторяемости заторно-зажорных явлений, сроков замерзания и вскрытия и другими ледовыми явлениями на реках бассейна р. Кубань были рассчитаны значения h_1%зп и создан «Каталог уровненных характеристик затопления пойм рек бассейна р. Кубань при заторно-зажорных явлениях», в котором приведены данные о значениях h_1%зп по 66 постам.

По данным этого каталога построена карта-схема распространения превышения заторного уровня 1%-ной обеспеченности над поймой на изученных участках реках бассейна реки Кубань (рисунок 1).

Рис. 1. Превышения наивысшего заторно-зажорного уровня воды 1% обеспеченности над поймой (м) на реках бассейна р. Кубань.

Как видно из карты, наиболее часто заторно-зажорные наводнения наблюдаются в среднем и нижнем течениях р. Кубань и её крупных притоках, в горных и предгорных районах заторные подъемы не так велики. Глубина затопления пойм для различных рек изменяется в диапазоне от 0,01 м (р. Большой Зеленчук - аул Даусуз) до 8,06 м (р. Афипс - ст-ца Смоленская). На рисунке 1 так же приведена диаграмма распределения превышения наивысшего заторного уровня 1%-ной обеспеченности над поймой заторно-зажорных участков на реках бассейна р. Кубань. Анализ диаграммы позволяет отметить, что в 14% случаев затопление не происходит, в основном это участки рек в горных и предгорных областях. Превышение 1% уровня над отметкой поймы при заторно-зажорных наводнениях составляет не более 1 м на 14% постов, подъем уровня воды до 3-4 м - 26% от общего числа. Эти подъемы характерны на участках рек в среднем течении р. Кубань и её притоках - р. Белая, р. Пшиш, где пойменные участки являются единственно доступными для сельского хозяйства и животноводства. Катастрофические подъемы уровней воды (более 5 м) характерны для устьевых участков и притоков ах в нижнем течении Кубани и на самой р. Кубань. Данные участки характеризуются широкой поймой до нескольких километров. Использование пойменных участков весьма разнообразно, но в основном это земли для сельскохозяйственных нужд.

Своевременность оценки опасности образования затора (зажора) и развития обусловленного им наводнения важна для принятия решения о выборе вариантов воздействия на процесс в критических, быстро развивающихся ситуациях. Поэтому выполненные расчеты и оценка величины превышения наивысшего заторно-зажорного уровня воды 1%-ой обеспеченности над уровнем выхода воды на пойму позволяет оценить наиболее рациональное использование пойменных территорий, а так же оценить потенциальный риск и ущерб.

Литература

1. Донченко Р. В. Ледовый режим рек СССР. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 248 с.

2. Лурье П. М., Панов В. Д., Ткаченко Ю. Ю. Река Кубань: гидрография и режим стока. -С-Пб.: Гидрометеоиздат, 2005. - 498 с.

Размещено на Allbest.ru