Прогнозирование возможных зон затопления на опасных участках акватории реки в период паводка с применением информационных технологий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий

ФГОУ ВПО «АКАДЕМИЯ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ МЧС РОССИИ»

Кафедра информационных систем и технологий

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВОЗМОЖНЫХ ЗОН ЗАТОПЛЕНИЯ НА ОПАСНЫХ УЧАСТКАХ АКВАТОРИИ РЕКИ В ПЕРИОД ПАВОДКА С ПРИМЕНЕНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Выполнил: курсант 5 курса командно-инженерного факультета рядовой Семисчастнов Д.С.

Руководитель: профессор кафедры Информационных систем и технологий, заслуженный работник высшей школы РФ, кандидат технических наук, доцент Марюха В.П

Химки - 2011

Содержание

Список используемых сокращений

Введение

1. Анализ состояния паводковой обстановки в районе

1.1 Характеристика паводковых ситуаций и наводнений

1.2 Описание состояния информационных технологий

1.3 Порядок прогноза паводковой ситуации бассейна реки Лена на территории республики Саха (Якутия) в данный момент

Вывод

II. Исследование информационных систем поддержки принятия решения и геоинформационных систем

2.1 Система поддержки принятия решений

2.2 Геоинформационная система в работе органа управления

2.2.1 ГИС «Интеграция»

2.3 Разработка методики прогнозирования и мониторинга паводковых ситуаций

Вывод

III. Внедрение информационных систем поддержки принятия решения

3.1 Методические рекомендации по внедрению информационной поддержки принятия решения Управления МЧС по республике Саха (Якутия)

3.2 Алгоритм по внедрению информационных систем поддержки принятия решения в работу Управления МЧС по республике Саха (Якутия)

Вывод

Заключение

Список использованной литературы

Список используемых сокращений

ОПТП - опасные природно-техногенные процессы

ЛПР - лицо, принимающее решения

АСДНР - Аварийно-спасательные и другие неотложные работы

РСЧС - Единая государственная система по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций

АСУ - Автоматизированные системы управления

СППР - Системы поддержки принятия решений

ОЯ - Опасные явления

ВЦМП - Всероссийский центр мониторинга и прогнозирования

УГМС - Управление Росгидрометцентра

ЛВС - Локальная вычислительная сеть

РВС - Региональная вычислительная сеть

ГВС - Глобальная вычислительная сеть

ЭС - Экспертная система

ИИ - Искусственный интеллект

АИС - Автоматизированная информационная система

СУБЗ - Система управления базами знаний

СУБД - Система управления базами данных

ПОО - Потенциально опасный объект

АХОВ - Аварийно-химически опасное вещество

ГИС - Геоинформационная система

АРМ - Автоматизированное рабочее место

Введение

Активизация в глобальном масштабе опасных природно-техногенных процессов (ОПТП) во второй половине двадцатого века привела к необходимости обсуждения этой проблемы на более серьезном уровне, так как борьба за уменьшение ущербов от природных катастроф является важным элементом государственной стратегии всех стран в достижении устойчивого развития. Справедливо отмечается, что новую стратегию необходимо осуществлять во всех проектах и инвестиционных программах, связанных с урбанизацией, строительством, образованием, социальным обеспечением, здравоохранением, страхованием.

Одним из путей для достижения государственной стратегии является повышение эффективности процесса управления в области предупреждения и ликвидации ЧС, особенно информационное обеспечение лиц принимающих решения (ЛПР). Это означает, что должны совместно анализироваться не только достижения в процессе управления, но и неизбежные при управлении издержки. Ими являются ресурсы управления.

Одним из таких ресурсов, который связан с получением, накоплением, обработкой, сбором и передачей управленческой информации является информационное обеспечение. Рациональная организация процесса управления в ЧС невозможна без информационного обеспечения.

Информационное обеспечение представляет собой правила организации массивов и потоков информации в системе управления. Оно включает формы, порядок разработки, хранения, учета и передачи документов управления. В него также входят правила организации документооборота в системе управления и всего делопроизводства. К этому также относятся формы представления информации должностным лицам и органам управления для принятия решения (типа табеля срочных донесений, проектов и предложений для принятия решения).

Мировая практика проведения АСДНР показывает, что своевременно принятое управленческое решение по выбору вариантов и началу работ повышает шансы на спасение тысяч человеческих жизней. Исследования ВНИИ МЧС России показывают, что сокращение времени начала спасательных работ с 6 часов до 1 часа уменьшают общие потери на 30-40%, а повышение темпов работ в два раза - увеличивают число спасенных на 35%. С другой стороны растет количество информации, которую необходимо переработать при принятии управленческих решений, что в свою очередь увеличивает время на принятие решения. Поэтому внедрение новых информационных технологий в системы управления ЧС является основным и необходимым условием повышения эффективности ее развития.

Наиболее массовым ЧС являются наводнения, вызывающие затопления территорий. Но для данного вида ЧС отсутствуют полные каталоги, слабо развита параметризация, не всегда учитываются особенности данного гидрологического явления, которые иногда обладают большой разрушительной силой и наносят огромный ущерб территориям, на которых они произошли.

Из вышесказанного следует что, дипломная работа, в которой рассматривается прогнозирование возможных зон затопления на опасных участках акватории реки в период паводка с применением информационных технологий, является актуальной.

В связи с этим целью данной дипломной работы является:

Разработка методических рекомендаций по применению информационных технологий в решении задач противопаводковой защиты.

1. Анализ состояния паводковой обстановки в районе

1.1 Характеристика паводковых ситуаций и наводнений

прогнозирование затопление паводок информационный

Вода вызывает различные катастрофические явления. Они отмечаются сезонностью. Из их числа наибольшее внимание привлекают наводнения в речных бассейнах, вызываемых сильными ливнями. Прогноз частоты и размеров наводнений является весьма важной проблемой при изучении физических аспектов природных катастроф. Наводнения, обусловленные ливнями, сходны с разливами, вызванными внезапными прорывами озер. Разрушительные последствия этих явлений близки друг к другу в том отношении, что действующим фактором является в обоих случаях поверхностные воды.

Наводнение - значительное затопление водой местности в результате подъема уровня воды в реке, водохранилище, озере или море, которое причиняет материальный ущерб, наносит урон здоровью населения или приводит к гибели людей (ГОСТ 1917-73).

· 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.

· На материках не все воды движутся по поверхности, значительная часть ее приходится под землей в виде подземной воды. Подземные воды тоже могут вызывать катастрофические явления; они могут привести к уплотнению грунтов, а песок при обводнении превратится в плывун, а также нарушить устойчивость склонов, вызвав при этом даже такой эффект, как землетрясение.

Большая часть воды на земле образует большие массы - озера и океаны. Береговые зоны могут быть подвержены катастрофическим явлениям, вызванным изменением уровня моря или гигантскими приливами волн - цунами. Катастрофические процессы проходят также и под водой на морском дне. Подводные оползни могут иметь такие же размеры, как и оползни на суше, вызывая турбинные течения, которые в состоянии оказать существенное воздействие на сооружения.

Прогнозировать наводнения можно, проводя гидрологический прогноз. Он 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 подъема воды, состава водного потока, степени застройки населенного пункта и плотности проживания населения, состояния гидротехнических и мелиоративных сооружений, точности прогноза и оперативности.

Затопление - это повышение уровня воды водотока или подземных вод, приводящее к образованию свободной поверхности воды на всей территории.

Различают два вида затоплений по использованию затопленных земель: долговременные затопления, когда использование затопленных земель невозможно или не целесообразно и временные затопления, при которых использование затопленных земель возможно и целесообразно.

В связи с этим наводнение является опасным природным явлением (источником возникновения чрезвычайной ситуации) и одним из наиболее часто повторяющихся стихийных бедствий, а по площади охватываемых территорий и наносному среднему годовому ущербу превосходит все остальные ЧС.

По повторяемости, площади распространения и суммарному среднегодовому материальному ущербу наводнения на территории Российской Федерации занимают первое место среди стихийных бедствий, а по количеству человеческих жертв и удельному материальному ущербу (ущербу, приходящемуся на единицу пораженной площади) - второе место после землетрясений (рис.1.1).

Рис. 1.1.Распространение выдающихся половодий и паводков на реках России: 1 - год с обеспеченностью максимума Р ? 1%, 2 - то же с Р ? 1…5%

По масштабу затопления делятся на шесть категорий [Шабалин Н.В.]:

- Всемирный потоп

- Континентальные

- Национальные

- Региональные

- Районные

- Местные.

Наводнения в зависимости от масштаба распространения, величине ущерба и повторяемости классифицируются следующим образом:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Низкие (малые).

Они наблюдаются на равнинных реках. Охватывают небольшие прибрежные территории. Затопляется менее 10% сельскохозяйственных угодий. Почти не нарушают ритма жизни. Повторяемость 5-10 лет, т.е. незначительный ущерб.

Высокие.

Наносят ощутимый материальный и моральный ущерб, охватывают сравнительно большие земельные участки речных долин, заливают примерно 10-15 % сельскохозяйственных угодий. Существенно нарушают хозяйственный и бытовой уклад населения. Приводит к частичной эвакуации людей. Повторяемость 20-25 лет.

Выдающиеся.

Наносят большой материальный ущерб, охватывает целые речные бассейны. Затапливают примерно 50-70 % сельскохозяйственных угодий, некоторые населенные пункты. Приводит к необходимости массовой эвакуации населения и материальных ценностей из зоны затопления. Повторяемость 50-100 лет.

Катастрофические.

Наносят огромный материальный ущерб, и приводит к гибели людей, охватывая громадные территории в пределах одной или нескольких речных систем. Затопляет более 70% сельскохозяйственных угодий, множество населенных пунктов, промышленных предприятий и инженерных коммуникаций. Повторяемость 100-200 лет.

По условиям формирования максимального стока воды и, следовательно, по условиям возникновения наводнений реки Российской Федерации делятся на четыре типа (табл. 1.1)

Таблица 1.1

Типы рек Российской Федерации

Условия формирования максимального стока	Районы распространения на территории РФ
Весеннее таяние снега на равнинах	Европейская часть РФ и Западная Сибирь
Таяние горных снегов и ледников	Северный Кавказ
Выпадение интенсивных дождей	Дальний Восток и Сибирь
Совместное влияние снеготаяния и выпадения осадков	Северо-западные районы РФ

1. Реки с максимальным стоком, вызываемым таянием снега на равнинах. Для таких рек причиной наводнений является сезонное (весеннее) таяние снежного покрова. К этому типу относится большинство рек Европейской части России и Западной Сибири.

2. Реки с максимальным стоком, возникающим при таянии горных снегов и ледников. Причиной наводнения для таких рек является интенсивное таяние ледников и снежного покрова, расположенных высоко в горах, которое может наблюдаться несколько раз в течение года (в зависимости от погодных условий). К этому типу относятся реки Средней Азии, Закавказья, Северного Кавказа.

3. Реки с максимальным стоком, обусловленным выпадением интенсивных дождей.

Для такого типа рек также как и для 2-го типа, характерно наличие нескольких пиков стока воды в течение года. К этому типу относятся реки Дальнего Востока, Сибири и некоторых других регионов.

4. Реки с максимальными стоками, образующимися от совместного влияния снеготаяния и выпадения осадков. Режимы этих рек характеризуются весенним половодьем от таяния снегов, повышением летнего и зимнего стока за счет обильного грунтового питания, а также значительными осенними осадками. Наличие такого типа рек характерно для северо-западных районов России и некоторых районов Кавказа.

Особенно опасные наводнения наблюдаются на реках дождевого и ледникового таяния или при сочетании этих двух факторов. Наводнение, характерное для рек первого типа, часто называют половодьем.

В большинстве регионов России наиболее опасные наводнения случаются в период весеннего таяния снега. Но далеко не всякое половодье или паводок вызывают наводнение. Только в том случае, когда подъем воды в реке (озере, водохранилище) приводит к затоплению прибрежных территорий и причиняет материальный ущерб, оказывает вредное воздействие на здоровье людей или приводит к их гибели, принято говорить о наводнении.

Масштаб наводнений зависит, прежде всего, от высоты подъема уровня воды в реке. При этом важнейшей характеристикой наводнений является максимальный уровень воды за период половодья или паводка, который позволяет оценить площадь, слой и продолжительность затопления местности.

На большей части территории России катастрофические наводнения на крупных реках формируются в период снеготаяния. Влияние глубины промерзания и влажности почвы, сформировавшихся к концу зимы, на потери талого стока особенно заметно для равнинных водосборов зоны недостаточного увлажнения, где эти характеристики сильно меняются от года к году.

Многочисленные экспериментальные исследования механизмов формирования поводочного стока в разных физико-географических условиях показали, что на небольших равнинных водосборах, расположенных в зоне недостаточного увлажнения, при глубоком залегании грунтовых вод максимальный дождевой сток формируется, в основном, на площадях, где интенсивность осадков превышает интенсивность впитывания воды почвой (катастрофические паводки, как правило, формируются вследствие ливней).

На водосборах зоны избыточного увлажнения, неглубоко залегающие на прирусловых участках грунтовые воды, при выпадении дождей могут выходить на поверхность. Максимальный сток формируется, в основном, на этих насыщенных водой участках, которые обычно расширяются при обложных дождях.

Возможны катастрофические затопления, которые являются следствием гидродинамической аварии (рис. 1.2).

Такой тип аварий заключается в стремительном затоплении местности волной прорыва. Масштабы последствий гидродинамических аварий зависят от параметров и технического состояния гидроузла, характера и степени разрушения плотины, объемов запасов воды в водохранилище, характеристик волны прорыва и катастрофического наводнения, рельефа местности, сезона и времени суток происшествия и многих других факторов.



Рисунок 1.2 - Схематический продольный разрез волны прорыва

Основными поражающими факторами катастрофического затопления являются: волна прорыва (высота волны, скорость движения) и длительность затопления.

Волна прорыва, с гидравлической точки зрения, является волной перемещения, которая, в отличие от ветровых волн, возникающих на поверхностях больших водоемов, обладает способностью переносить в направлении своего движения значительные массы воды. Поэтому волну прорыва следует рассматривать как определенную массу воды, движущуюся вниз по реке и непрерывно изменяющую свою форму, размеры и скорость.

Начало волны называется фронтом волны, который, перемещаясь с большой скоростью, выдвигается вперед. Фронт волны может быть очень крутым при перемещении больших волн на участках, близких к разрушенному гидроузлу и относительно пологим на больших удалениях от гидроузла. Зона наибольшей высоты волны называется гребнем волны, который движется, как правило, медленнее, чем ее фронт. Еще медленнее движется конец волны - хвост волны. Вследствие различия скоростей этих трех характерных точек волна постепенно растягивается по длине реки, соответственно уменьшая свою высоту и увеличивая длительность прохождения. При этом в зависимости от высоты волны и уклонов реки на различных участках, а также неодинаковой формы и шероховатости русла и поймы, может наблюдаться некоторое временное ускорение движения гребня, с «перекашиванием» волны, т.е. с относительным укорочением зоны подъема по сравнению с зоной спада.

Объем речного стока, формирующегося на территории России, составляет 4043 км3/год, или 237тыс. м3/год на один квадратный километр территории и 27,82 тыс. м3/год на одного жителя. Дополнительный сток из сопредельных государств равен 227 км3/год.

Кроме крупных рек по территории России протекает около 2,5 миллиона малых рек, из которых для нужд населения и хозяйственного комплекса используется 127 тысяч.

БАССЕЙН ЛЕНЫ

Лена - одна из величайших и самых многоводных рек земного шара. По своей длине (4270 км) она занимает третье место среди рек России и десятое - среди рек мира. Годовой расход воды в устье составляет в среднем 15,5 тыс. м3/с, площадь бассейна 2478 тыс. км2, среднемноголетний объем стока 489 км3.

Лена берет начало в Байкальском хребте и впадает в море Лаптевых, образуя дельту площадью 30 тыс. км2, почти в 2 раза превышающую дельту Волги. Дельта Лены состоит более чем из 800 проток и множества островов различных размеров и форм.

Главные притоки Лены - реки Витим, Олекма, Алдан, Вилюй.

Витим имеет длину 1820 км, среднегодовой расход воды в устье составляет 2000 м3/с, водный режим аналогичен рекам Дальнего Востока. Река представляет собой горный поток, протекающий в основном по узкой долине, русло изобилует каменистыми порогами со скоростями течения 3-5 м/с.

Длина Олекмы составляет 1810 км, среднегодовой расход воды около 2000 м3/с. Долина реки глубокая и узкая, сжатая горами, в русле часто встречаются пороги, на которых скорости течения достигают 3-4 м/с.

Алдан - правый приток Лены, имеющий длину 2240 км, площадь водосбора 702 тыс. км2 и среднегодовой расход воды 5,2 тыс. м3/с, принадлежит к числу самых крупных и многоводных рек России. В верхнем течении Алдан пересекает плоскогорье, в нижнем - межгорную равнину.

Река Вилюй имеет среднегодовой расход 2300 м3/с и характеризуется водностью и ледовым режимом, аналогичным режиму других рек Восточной Сибири.

Из года в год сроки замерзания и вскрытия рек Ленского бассейна почти не меняются. При замерзании в них образуется внутриводный лед, скопления которого забивают русла и вызывают мощные заторы. Лед прочно прирастает ко дну и берегам рек, поэтому весеннее половодье часто идет поверх льда до тех пор, пока он не растает и не оторвется от берегов.

В бассейне Лены создано 12 водохранилищ суммарным объемом 36200,7 млн.м3. Самая крупная ГЭС построена на р. Вилюй, ее водохранилище имеет площадь 2,2 тыс. км2, полный объем 35,9 км3, полезный - 17,8 км3.

С 1937 по 1977 г. пойма реки Лены и расположенный в ней город Ленск затапливались семь раз. Следующая серия наводнений началась в конце 1990-х гг.

В середине мая 1998 г. образование двух мощных ледяных заторов на реке Лене вызвало подъем воды на 11 м. Был почти полностью затоплен город Ленск.

17 и 18 мая 2001 года в городе Ленске в результате небывалых по величине ледовых заторов на реке Лена произошло наводнение. Еще в марте 2001 года специалистами Дальневосточного регионального центра по делам ГО ЧС было отмечено, что паводковая обстановка на реке Лена и ее крупных притоках в республике будет очень сложной. Прогнозные выводы были сделаны на основе следующих факторов: температура воздуха зимой во многих районах Якутии достигали - 60 С и держалась длительное время; толщина льда на р. Лене местами была в 1,5 - 2 раза больше средне-статического; при сочетании низкого уровня воды и большой толщины льда вероятность заторных явлений повышалась многократно. В начале мая разность температур в Иркутской области и республике Саха (Якутия) длительное время достигала 20, что способствовало накоплению в верховьях реки Лена и ее притоков большого количества воды и раннего начала ледохода в верховьях, а в среднем течении ледоход начинался в обычные сроки.

13.05.2001 г. 23:30 - в районе г. Ленска начался ледоход, который остановился через 1 час и возобновился в 13.30.

14.05.2001 г. 14:00 - уровень воды вырос на 292 см и составил 987 см. Через 3 часа уровень достиг отметки 1289 см (критический - 1380 см).

19:50 - начальником ГО Ленского улуса был введен режим чрезвычайной ситуации. Оповещение населения было проведено по местному телевидению и радио, а также силами 12 СГУ УОВД. В течении полутора часов приведены силы и средства РСЧС г. Ленск в высшую степень готовности, развернуты 14 эвакопунктов, продолжались начатые ранее работы по укреплению насыпной дамбы.

16.05.2001 г. 9:20 - совершил посадку в аэропорту г. Мирный самолет ИЛ-62 с Министром МЧС России Шойгу С. К., 9 человек Руководства МЧС России, ОГ МЧС (33 человека) и 9 представителей СМИ на борту.

10:45 - при совершении перелета из аэропорта г. Мирный в аэропорт г. Ленск на самолете АН-74, Министр МЧС России совершил облет затопленных территорий. На данный период времени уровень воды в реке Лена составил 1740 см, что превысило критический уровень на 390 см. Принято решение о проведении взрывных работ в районе о-ва Батамайский в месте образования затора протяженностью 80 км.



16:30 - после проведения взрывных работ, был зафиксирован спад уровня воды до 1300 см. В городе приступили к проведению восстановительных мероприятий: в аэропорт г. Ленск доставлены 1500 т топлива из запасов “Госрезерва”, восстановлены система водоснабжения и по временной схеме система энергоснабжения. Кроме того, проводились мероприятия по обследованию подвальных помещений, откачке воды, подготовке к запуску хлебозавода, восстановлению системы канализации и очистных сооружений.

20:00 - На заседании КЧС Министр МЧС РФ заслушал доклады от представителей местной администрации о ходе мероприятий по проведению восстановительных работ в городе, подведены итоги, выданы указания на проведение дальнейших мероприятий по стабилизации обстановки.

17.05.2001 г. 1:00 - получено сообщение о повышении уровня воды в р. Лена до 1410 см (превышение критического - на 60 см). Проведено оповещение населения и в 2.40 (уровень воды -1501 см.) убыли 3 команды для проведения спасательно - эвакуационных мероприятий.

5:00 - Уровень воды составил 1698 см. Ледовая шуга задержана сплошным ледовым полем в районе п. Турукта. В районе п. Витим наблюдается неуклонное повышение уровня воды, достигшее 928 см (критический - 935). Приближается волна «черной» воды из Иркутской области, которая достигнет г. Ленск через 20-24 часа. Ситуация усугублялась формированием обратной волны от ледового затора в районе п. Турукта. В зоне встречи этих двух волн наблюдалось обширное подтопление местности. Подтоплен п. Салдыкель, где проводится эвакуация жителей вертолетами МЧС РФ и местной подсистемы РСЧС.

8:42 - у п. Южная Нюя упал вертолет Ми-8 («Алросса», б/н 24240, командир Чалбаш Д.А. - зацепил провода ЛЭП), проводивший эвакуацию населения. Экипаж, 2 спасателя и житель п. Салдыкель живы. Принимаются меры по эвакуации пострадавших вертолетами МЧС РФ и корпуса упавшего вертолета (на внешней подвеске).

10:00 - уровень воды у г. Ленск возрос до 1690 см, а через 30 мин. - 1704 см. Скорость подъема уровня воды - 35-40 см/час.17.05.2001 г. 10:30 - проводится воздушная разведка для производства бомбометания самолетами СУ-24. С 12.00 планируется работа бомбардировщиков. После бомбометания готовятся к работе наземные группы взрывников.

11:00 - уровень воды у г. Ленск - 1735 см.

11:30 - 1744 см.

12:00 - 1765 см. Город затоплен на 80%.

12:30 - уровень воды 1785 см. Город затоплен на 90%. Вне зоны затопления - два небольших участка на северо-западе и в центральной части населенного пункта. Истребители отработали по графику. Использованы 24 специальные 250 килограммовые авиабомбы (4 СУ-24 по 6 шт.). В районе острова Тинный продолжаются наземные подрывные работы. Для обеспечения их бесперебойной работы в 13.40 из аэропорта Мирный вылетел Ми-8 «Алросса» с 1 т ВВ на борту, через 40 минут прибыл в район затора. 14:45 - 1831 см. Вода вплотную подступила к зданию администраций района и города. Одновременно с попыткой разрушения затора проводятся мероприятия по эвакуации и первичному жизнеобеспечению населения.



На эвакопункты и в места скопления людей организован подвоз питьевой воды, хлеба, медикаментов и организована экстренная медицинская помощь. Работают все спасательные службы, лодок не хватает (от МЧС РФ: 9 лодок, 3 вертолета и 31 спасатель; всего: 17 авиа. средств, 27 лодок, 54 спасателя). Принято решение эвакуировать людей, оказавшихся на открытых незатопленных площадках, за город, в здание аэропорта и расположенную севернее города гору Шаман, где развернут палаточный лагерь.

15:00 - 1837 см. Уровень растет. На реке продолжается редкий ледоход. Движение происходит из-за постоянного подхода свежей массы воды с верховьев реки, которая распространяется не вниз по реке, а на пойму.

17:30 - 1870 см, уровень воды растет. Проводится мобилизация плав. средств населения, что вызывает в некоторых случаях бурное сопротивление и негодование владельцев. Для выполнения этой задачи привлечены сотрудники ОВД, которые обеспечивают порядок и предотвращают действия мародеров.

19:45 - 1894 см, уровень воды растет. При проведении взрывных работ с использованием вертолета были израсходованы 16 т ВВ. Уровень воды продолжал расти до 23.00 (1917), после чего начал медленно снижаться и остановился на отметке 1910. С этой отметки начался постепенный рост уровня воды. К исходу дня сложилась следующая ледовая обстановка. Заторы: у острова в 10-15 км выше п. Нюя, у острова в районе п. Жерба, у острова в 10-15 км ниже п. Тинная. Обстановка на отдельных участках реки: выше затора у п. Нюя - высокий уровень воды (сильное наводнение); от затора у п. Нюя до затора у п. Тинная - низкий уровень воды (лед лежит на грунте); от п. Чапаево до п. Жедай - сплошной лед; 20 км от п. Дельгей и выше - сплошной лед; от п. Черендей и ниже - ледостав. На 24.00 17.05 около 4500 зданий жилого и не жилого фонда г. Ленска затоплены, в среднем, до уровня 1 этажа.

18.05.2001 г. 1:00 - 1929 см, уровень воды растет.

2:00 - 1937 см. Поступили сведения об образовании на р. Лена крупного затора в районе п. Тинный и о том что принятые меры не привели к ликвидации затора.

4:00 - уровень воды в городе поднялся до отметки 1951 см.

5:00 - приступили к проведению подрывных работ в районе затора у о. Тинный, в ходе которых израсходованы 24 т ВВ.

8:00 - из г. Мирный в район г. Ленск (эвакопункт на горе Шаман, протяженность маршрута 231 км.) для перевозки эвакуированных вышла колонна №1 в количестве 13 автобусов (400 мест), а в 9.00 по указанному маршруту выдвинулась колонна №2 в количестве 20 автобусов (500 мест); через два часа колонна №3 в составе: 20 автобусов (360 мест), топливозаправщик и одна автоцистерна.

11:50 - отмечено начало ледохода в районе острова Тинный, через 20 минут в северной части острова был прорван затор, что вызвало повышение уровня воды в нижерасположенной по течению территории. В период с 5.00 до 17.00 эвакуировано свыше 1700 человек, а с начала работ в эвакопункты всего доставлено 7 800 человек.

14:00 - уровень воды составил 1999 см.

14:20 - дополнительно организован воздушный мост - аэропорт Ленск - г. Мирный для переброски пострадавших и эвакуации больных с применением самолетов АН-24, АН-74 и одного вертолета МИ-26, по данному маршруту убыл Ан - 24 с 40 больными на борту. К 15.30 вертолетом МИ - 26 эвакуировано 36 больных (в т.ч. 12 тяжелобольных).

14:30 - уровень воды составил 2001 см.

15:30 - наблюдался максимальный уровень подъема воды составляющий 2012 см. В процессе эвакуации автомобильным транспортом (из эвакопункта на горе Шаман) организованными колоннами по состоянию на 18.00 перевезено в г. Мирный 1080 человек, в т.ч. попутными и вахтенными автомобилями - 520 человек (170 чел. в н.п. Чельга, 190 чел.- н.п. Дорожник, 160 чел.- н.п. С. Нюя). Эвакуация людей проводилась на пункты приема, расположенные в городе Мирный (Школа-интернат, средние школы №№ 1,2,7,8,12,26,27, 9-ть д/садов, ДЮСШ, центральная больница, колледж) и в населенные пункты Светлый, Алмазный, Арылах и Зоря.

16:55 - поступило сообщение о начале ледохода на всех участках реки Лена. Впоследствии начался спад уровня воды со скоростью 1,5-2,5 см/мин.

19:00 - уровень воды составил 1852 см.

Подводя итоги катастрофического наводнения отмечаем, что в зону ЧС попали г. Ленск, п.п. Батамай, Салдыкель, Южная Нюя, Натора, Турукта Ленского улуса. По предварительным данным численность населения, подвергнувшаяся затоплению - 30,8 тыс. человек. Число погибших составило 6 человек. Количество домов, разрушенных полностью, в том числе: одноэтажных - 3231; двухэтажных - 100. Требуют восстановления 75 котельных, 396 км линий электропередач, 164 трансформаторных подстанций, дорог 184 км (внутригородских - 64 км, районных - 120 км), мосты - 2 шт., 410 км линий связи (воздушные - 220 км, кабельные - 190 км), 5 радиотелепередающих станций, 7 объектов здравоохранения (городская больница 1/320, сельская больница - 1/40, ФАП - 5), 26 общеобразовательных учреждений (школы - 11, детские дошкольные учреждения - 10, внешкольные учреждения - 5). Суммарный ущерб от стихийного бедствия составил за всю республику более 6 млрд. рублей.

1.2 Описание состояния информационных технологий

Как и любой орган управления, управление МЧС Республики Саха (Якутия) является системой управления, включающей в себя пункты управления и средства управления. Схематически состав системы управления представлен на рис. 5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Как видно из представленной схемы одним из важнейших условий функционирования системы управления является наличие прямой и обратной связи и их непрерывное циркулирование. То есть субъект управления в ходе своей деятельности должен вырабатывать и принимать решения и воздействовать на объект управления. Объект управления, получая управляющее воздействие, выполняя поставленные задачи, должен представлять информацию о ходе выполнения задач в вышестоящий орган. По информации, поступающей по линии обратной связи субъект управления может судить о результатах своей деятельности, принимать новые решения или корректировать ранее принятые.

Риск возникновения техногенных аварий и катастроф, которые характеризуются скоротечностью по воздействию поражающих факторов на персонал, население и окружающую среду, обуславливает автоматизацию работы органов управления МЧС, для снижения времени выработки управленческих решений, передачи их по каналам прямой связи и получения информации по каналам обратной связи.

Классификация систем управления по степени автоматизации представлена на рис. 6

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6. Классификация систем управления по степени автоматизации

Как было указано в предыдущем разделе ни мэр города, ни его заместитель - председатель КЧС не являются специалистами в области защиты населения и территорий, поэтому выработка и подготовка предложений для принятия решений в случае возникновения ЧС на территории Республики Саха (Якутия) возлагается на начальника управления МЧС республики. Понятно, что сам он один с этой задачей не справится, для чего, и существуют отделы в управлении. Но оснащение управления оставляет желать лучшего. Вследствие чего возникает необходимость внедрения новых информационных технологий в работе управления МЧС республики Саха (Якутия) и создания в структуре управления подразделения по поддержке принятия решений.

1.3 Порядок прогноза паводковой ситуации бассейна реки Лена на территории республики Саха (Якутия) в данный момент

Ни предотвратить, ни остановить наводнения человек пока не в силах. Их можно ослабить и локализовать. И поэтому постоянный мониторинг и своевременный и точный прогноз наводнения -- единственный способ избежать не благоприятных последствий. Мониторинг -- организационно и технически оформленная государственная (или ведомственная) система наблюдений, оценки состояния гидрологической среды, анализа происходящих в ней процессов для своевременного выявления и прогнозирования их изменений и оценки. Прогнозирование опасных гидрологических явлений заключается в определении вероятности их возникновения и развития в определенном месте и в определенное время, а также оценке возможных последствий их проявлений. Опыт показал, что в области эффективного обеспечения готовности и осуществления превентивных мер одним из наиболее действенных средств для снижения ущерба является хорошо функционирующая система раннего предупреждения. В Бангладеше, например, сильный тропический циклон в 1970 г. унес 300 000 человеческих жизней, в то время как аналогичные циклоны в 1992 и 1994 гг. стали причиной, соответственно, 13 000 и 200 смертей, что объясняется улучшением прогнозов, соответствующим увеличением заблаговременности предупреждений и эффективностью систем реагирования. Предвидеть наводнение можно практически всегда, но с различной заблаговременностью. В зависимости от многих факторов заблаговременность предупреждения о наводнении может колебаться от многих дней и даже недель до нескольких часов. Для бассейна каждой реки и отдельных ее участков решение этой задачи носит индивидуальный характер. Наводнения могут в ряде случаев предвычисляться по комплексу гидрометеорологических характеристик, используемых в программе предвычисления. Они могут прогнозироваться различными методами, в основе которых лежит учет предыдущей реакции водосбора на выпадение осадков. В любом случае решающая роль принадлежит полноте и точности информации о выпадающих осадках, дефиците почвенной влаги, уровнях воды в реках и других гидрометеорологических характеристиках, таких как общая синоптическая обстановка, ветер, атмосферное давление и др. Прогнозы наводнения разрабатываются региональными Гидрометеоцентрами. Заблаговременность краткосрочных прогнозов паводковых наводнений составляет от 1 до 3 суток, а долгосрочных прогнозов половодий -- 1--2,5 месяца. Мировая практика позволяет утверждать, что затраты на прогнозирование и обеспечение готовности к стихийным бедствиям в 15 раз ниже затрат на предотвращение причиненного ущерба. К сожалению, пока прогнозирование природных ЧС представляет собой весьма сложную и слабо разработанную проблему. Своевременное обнаружение и прогнозирование развития неблагоприятных гидрологических стихийных явлений осуществляет Федеральная службаРоссии по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет), который имеет государственную наблюдательную сеть, состоящую на начало 2002 года из 1 813 станций всех видов, а также 3 051 поста. Первый практически приемлемый подход к решению проблем гидродинамического прогноза был реализован в России в 1940 году. Однако из-за огромного объема вычислений развивать и оперативно применять гидродинамические модели стало возможным только после появления ЭВМ. В основу прогноза по гидродинамической модели берется начальное состояние атмосферы по данным метеорологических наблюдений. Далее рассчитываются изменения давления, которые произойдут через некий достаточно короткий промежуток времени, например, через 10 мин. Это дает новый набор данных, который используется для расчета условий через следующий 10-минутный интервал. Такая процедура повторяется до тех пор, пока не будет получено поле давления на срок прогноза. Поскольку атмосфера находится в постоянном движении, то для определения будущей погоды в данной точке необходимо прежде всего знать характеристики воздушной массы, которая может переместиться в пункт прогноза за интересующий прогнозиста период времени. Иначе говоря, необходимо знать погоду не только в пункте прогноза, но и на значительном расстоянии от него. Если принять среднюю скорость ветра 40 км/час, то легко подсчитать, что для прогноза на сутки это расстояние составит 1 200 км. Практически же оно должно составлять несколько тысяч километров, поскольку скорость ветра на высотах может достигать 100 км/час и более. По мере увеличения заблаговременности прогноза зона сбора данных наблюдений увеличивается, и для прогноза на 5--7 дней необходимо иметь данные наблюдений со всего земного шара. Росгидрометом составляются следующие речные гидрологические прогнозы:

* уровня и расхода воды на реках;

* притока воды в водохранилища;

* даты наступления ледовых явлений;

* максимального уровня воды в половодье;

* водности рек;

* даты вскрытия рек и очищения ото льда озер и водохранилищ;

* даты появления льда на реках, озерах и водохранилищах;

* минимального уровня воды судоходных рек.

Особое внимание уделяется речным ледовым прогнозам. В настоящее время в Гидрометцентре России функционирует автоматизированная система расчета и краткосрочного прогноза всех основных элементов ледового режима рек. При составлении краткосрочных прогнозов за основу берутся метеорологические данные по прогнозу на 5 суток, что и определяет заблаговременность прогноза. Оправдываемость краткосрочных прогнозов сроков появления льда и вскрытия рек составляет 92--95 %.

В основу методики среднесрочных прогнозов положено использование

прогноза средней температуры воздуха на декаду с учетом распределения температуры поверхности океана в качестве фона развития процесса. Эта методика позволяет внести уточнения в большинство долгосрочных прогнозов. Долгосрочные прогнозы (с заблаговременностью 1--2 месяца) сроков замерзания и вскрытия рек имеют среднюю оправдываемость около 80 %, но она недостаточно устойчива, в связи с чем большое внимание уделяется методам уточнений с заблаговременностью 10--20 суток. Величина и интенсивность весеннепаводковых наводнений зависят от следующих

условий:

* запасов воды в снежном покрове к моменту таяния снега и их распространения по площади водосбора;

* интенсивности снеготаяния, зависящей от метеорологических условий;

* степени влажности и глубины промерзания почв водосбора до выпадения первого снега осенью;

* площади, рельефа и формы водосбора, наличия озер, болот, лесов, влияющих на условия стекания снеговых вод;

* количества осадков, выпадающих в период таяния снега;

* образования ледяной корки на почве;

* сочетания волн половодья крупных притоков бассейна;

* образования заторов и зажоров льда.

Гидрометеорологические явления, которые по своей интенсивности и продолжительности могут нанести значительный ущерб экономики и представляют угрозу безопасности людей, называют стихийными гидрометеорологическими явлениями.

Гидрологические стихийные явления:

* высокий уровень воды -- уровень воды на посту при половодьях, наводках, заторах и зажорах, когда возможно затопление пониженных участков местности в населенных пунктах, сельскохозяйственных полей и угодий, автомобильных и железных дорог, повреждение крупных промышленных и транспортных объектов;

* низкий уровень воды -- уровень воды ниже проектных отметок водозаборных сооружений крупных городов, промышленных районов и оросительных систем, предельных навигационных уровней на судоходных реках и водоемах за период времени не менее 10 дней;

* раннее появление плавучего льда и образование ледостава на судоходных реках, озерах и водохранилищах, повторяющееся не чаще одного раза в 10 лет;

* особые ледовые явления -- навалы льда на берегу у гидротехнических, портовых и других сооружений и населенных пунктов, образующиеся при заторах и в результате дрейфа льда, массовые образования внутриводного льда вблизи ГЭС и водопроводов; промерзание до дна водоемов и водотоков, повторяющееся один раз в 10 лет;

* наледные явления -- образование наледи в руслах и поймах рек, угрожающее населенным пунктам, гидротехническим сооружениям, народнохозяйственным объектам, затрудняющее движение транспорта;

* сель -- селевой поток всех видов и размеров, вызванный сильными осадками, прорывами завальных и моренных озер и угрожающий населенным пунктам, промышленным объектам, спортивным комплексам, транспортным магистралям, оросительным системам и другим объектам. Критерии по размеру ущерба от их воздействия устанавливаются территориальными управлениями Росгидромета (УГМС). Гидрометцентр России, выполняющий функции федерального центра, осуществляет прогноз зон потенциально опасных явлений по территории страны, а также прогноз метеорологических величин и осадков. Региональные центры уточняют размеры зон опасных явлений на основе региональных моделей и данных наблюдений. Территориальные центры учитывают вероятность возникновения явлений на основе численных методов. Оперативные прогностические подразделения уточняют прогноз с учетом текущей синоптической ситуации на основе данных искусственных спутников Земли, радиолокаторов и традиционных наблюдений на метеорологических постах. Важнейшей задачей всех прогностических подразделений является составление и доведение до местных администраций, объектов экономики и населения прогнозов и штормовых предупреждений о возникновении опасных явлений с максимально возможной заблаговременностью. Пример штормового предупреждения, составленного Приморскгидрометом 30 августа 2002 года:

«В связи с угрозой выхода тайфуна «RUSA» на центральную часть Японского моря и влиянием его на Приморский край, днем 1.09 в г. Владивостоке и южной половине края начнется сильный дождь, который ночью 2.09 распространится на остальную территорию. На побережье усилится ветер до 25 м/сек. На большинстве рек ожидается резкий подъем уровня воды на 1-2 м. Создается угроза подтопления окраин г. Уссурийска и г. Дальнереченска, других населенных пунктов в Дальнереченском, Красноармейском, Кировском, Черниговском, Ханкайском, Михайловском и Уссурийском районах, дорог, линий связи, сельхозугодий». Под опасным гидрометеорологическим явлением (ОЯ) понимается явление, которое по своей интенсивности, продолжительности или времени возникновения представляет угрозу безопасности людей, а также может нанести значительный ущерб отраслям экономики. При этом гидрометеорологические явления оцениваются как ОЯ при достижении критических значений гидрометеорологических величин.

На территории России встречаются более 20 видов опасных гидрометеорологических явлений, за которыми Росгидромет ведет регулярные наблюдения с целью их обнаружения и прогнозирования. Это -- сильные ветры, шквалы, смерчи, пыльные бури, ливни и грозы, град, сильные продолжительные дожди, засухи, заморозки, снегопады, метели, гололедно-изморозевые явления, туманы, сильные морозы, наводнения, снежные лавины, сели и другие. Опасные гидрометеорологические явления оказывают неблагоприятное воздействие на производственно-хозяйственную деятельность общества. В России, где климатические условия очень разнообразны и подвержены значительным колебаниям, ущерб от гидрометеорологических явлений составляет 80--90 %. Вообще ущерб от стихии зависит прежде всего от следующих факторов:

1. Вид опасного явления природы, его интенсивность, продолжительность и масштаб.

2. Заблаговременность штормового предупреждения об угрозе возникновения стихии (т.е. времени от момента составления предупреждения до момента возникновения опасного явления).

3. Эффективность решений и действий соответствующих служб и звеньев по подготовке к встрече стихии.

Под заблаговременностью штормового предупреждения понимается период времени с момента составления предупреждения об угрозе опасного явления до момента (или времени) начала явления в данном населенном пункте. Чем больше заблаговременность предупреждения, тем больше будет выиграно времени у стихии для принятия превентивных мер.

Существует зависимость заблаговременности штормового предупреждения и размера причиненного стихией материального ущерба. Увеличение заблаговременности предупреждения даже на один час может снизить материальный ущерб на 0,5--0,8 % (в зависимости от четкости и слаженности действий соответствующих служб), за сутки это 12--15 %, за двое суток -- 25--30 %.

При мониторинге и прогнозировании применяются две основные группы методов:

* визуальных наблюдений и инструментальных измерений и исследований;

* аналитические.

Сбор и обработка информации является основной частью мониторинга.

Сбор данных гидрометеорологического характера осуществляется организациями Росгидромета с привлечением администраций субъектов Российской Федерации. Используются также данные международной системы гидрометеорологических спутников. Гидрологические станции (посты) расположены на реках, озерах, водохранилищах России. На этих станциях осуществляются наблюдения за следующими элементами: осадками, включая росу; снежным покровом; уровнем воды; речным стоком, расходом и накоплением запасов воды; испарением; влажностью почвы; подземными водами; озерным и речным льдом; температурой воды. В прогнозировании опасных гидрометеорологических явлений имеются два подхода. Первый базируется на изучении предвестников конкретных катастрофических явлений и анализе информации, получаемой от сети мониторинга, и используется преимущественно для краткосрочных и оперативных прогнозов. Второй -- опирается на расчеты с применением детерминированных и статистических методов и используется для средне- и долгосрочных прогнозов.

Все большее распространение получает космический мониторинг, который позволяет вести наблюдение за развитием паводковой ситуации, оценивать масштабы и ущерб, а в ряде случаев и предсказать наводнение. Спутниковые системы позволяют быстро определить площадь наводнения, найти участки, которым еще угрожает затопление, и предотвратить будущие разрушения путем планирования защиты и восстановительных операций для сдерживания наводнения.

Спутниковые изображения (одно -- до наводнения и другое -- во время наводнения) привязаны к определенной системе координат, что делает возможным сопоставление этих снимков с картами соответствующего масштаба, а также проведение точных измерений площади затопленных земель. Роль информации, получаемой со спутников, резко возрастает при уменьшении числа гидрометеорологических станций и гидропостов.

Для целей дистанционного зондирования из космоса используются: космическая система «Метеор»; система исследования мирового океана «Океан»; система изучения поверхности суши «Ресурс»; ряд экспериментальных отечественных аппаратов, а также данные международной системы геостационарных гидрометеорологических спутников США, Японии и европейских спутников METEOSAT. Вообще мониторинг опасных явлений гидрометеорологического характера является одним из наиболее глобализированных, поскольку для качественного прогноза одних национальных данных оказывается недостаточно. Космические средства контроля используются в основном в виде сканерных съемок аппаратурой с разрешением 30--35 м. По материалам космических съемок можно определить контуры затопления и его динамику. Создание цифровой модели рельефа позволяет четче идентифицировать районы, которым грозит затопление. Все области, находящиеся ниже текущей средней высоты уровня воды, классифицируются как зоны высокого риска, и в этих районах проводятся специальные защитные работы. Таким образом, проведенные классификации земель позволяют не только снизить ущерб, наносимый затоплением, но и оценить потенциальные денежные потери в случае следующих наводнений, что безусловно важно при определении рисков и заключении страховых договоров.

Взаимодействие территориальных органов Росгидромета с региональными и территориальными органами МЧС России осуществляется на основе «Соглашения о взаимодействии МЧС России и Росгидромета в области прогнозирования и ликвидации чрезвычайных ситуаций» (Приказ МЧС России и Росгидромета от 2.08.99 г. № 416/79).

Головным учреждением в области координации деятельности учреждений мониторинга и прогнозирования федерального уровня в чрезвычайных ситуациях является Всероссийский центр мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (ВЦМП) МЧС России, который осуществляет оперативный сбор, анализ, обобщение и передачу информации о чрезвычайных ситуациях или угрозе их возникновения на территории Российской Федерации.

На основе информации о грозящей опасности, поступающей с мониторинговых сетей, проводится срочное оповещение населения с использованием всех возможных средств массовой информации и систем оповещения гражданской обороны. Одновременно выполняются необходимые мероприятия по экстренному реагированию.

В работе ВЦМП используются контактные и космические средства наблюдения, компьютерные средства оперативной обработки данных с применением геоинформационных технологий.

Центр мониторинга чрезвычайных ситуаций не дублирует деятельность Росгидромета, а на основе полученных данных определяет, к чему может привести такое-то явление, спрогнозированное Росгидрометом, какой материальный ущерб оно может повлечь, грозит ли оно гибелью людей. Предприняты также шаги по созданию и развитию региональной сети. Эту работу планируется завершить в течение предстоящих двух-трех лет. В настоящее время территориальные центры мониторинга и прогнозирования уже действуют в 9 субъектах Российской Федерации: Татарстане, Псковской, Тульской, Курской, Челябинской, Курганской, Калининградской, Сахалинской и Свердловской областях.

...