Наводнения: от защиты к управлению

Вставка 1. Моделирование риска наводнений

Национальные программы картирования рисков наводнений во многих странах используют широкий диапазон методов моделирования для того, чтобы оценить глубины воды и скорости течений при наводнениях и размеры зон затопления. Например, для рек, реальные или гипотетические (сценарные) события осадков могут воспроизводиться на сетках моделей «осадки-сток», представляющих основные суббассейны. Выходная информация таких моделей обеспечивает входную информацию для моделей речной сети. Для территорий, подверженных наводнениям, детальная модель может включать все важнейшие объекты контроля уровней и расходов воды в реках: мосты, трубопроводы, шлюзы, защитные ГТС и пр., а также основные характеристики поймы, используя для этого строительную и топографическую информацию, получаемую через соответствующие службы и с помощью методов ДЗЗ (например, с помощью оборудования Light Detection and Ranging LIDAR, и оборудования Sunthetic Aperture Radar SAR). В нарастающем порядке сложности (и, в принципе, точности), методы, основанные на имитационном описании процессов для воспроизведения уровней рек, расходов и, в некоторых ситуациях, скоростей течений на пойме, могут включать в себя:

● одномерные модели для основного русла реки с проекцией уровней воды на пойму или в виде отдельных направлений для основного русла и водотоков на пойме;

● одномерные модели, включающие направления водотоков на пойме, которые представлены в виде элементов приток/отток, блоков или ячеек;

● двухмерные модели поймы, использующие цифровые модели рельефа и «обнаженной земли», основанные либо только на уравнении сохранения массы, либо включающие также уравнения для импульса;

● полностью двух — или трехмерные модели поймы, учитывающие такие характеристики поймы, как здания, различные типы ГТС, типы растительности и т. п. и, возможно, городские дренажные сети.

Гидродинамические методы также могут быть использованы для моделирования затоплений береговой полосы, обусловленных высокими уровнями приливов, волновой активностью и ветровыми нагонами. На основе результатов расчетов могут быть созданы карты, как с учетом, так и без учета защитных сооружений от наводнений. Карты без учета ГТС иногда могут использоваться для того, чтобы изучить наихудший случай сценариев наводнения; например, если произошел прорыв ГТС со сбросом больших масс воды, сверху вниз или с боков. Последние главы этой книги содержат несколько примеров результатов картирования рисков наводнений, включая обзорные планы и виртуальные представления реальности.

Располагая вычисленными значениями расходов и уровней воды в реке и, возможно, также глубин и скоростей течения внутри области затопления, далее можно построить результирующие схемы наводнения в виде поперечных сечений с информацией о местах расположения хозяйственных объектов и сопроводить их списком рисков для этих объектов. Рассчитанные величины также могут быть связаны с отметками гидропостов, используемых для приведения в действие системы предупреждения о наводнении (см. главу 3). Указанные выше списки объектов имущества часто формируют основу для принятия решений о том, какие из этих объектов и когда должны получать предупреждения о наводнениях. Также могут быть построены карты уязвимости для того, чтобы помочь при разработке планов реагирования на ЧС, хотя это делается с гораздо меньшей частотой, чем картирование параметров затопления. Результирующие схемы наводнений могут быть также выражены в терминах вероятностей или периодов временного ряда с представлением карт периодов временных рядов с вероятностью одного наводнения за 50, 100, 200 и 1000 лет, как наиболее часто востребованных.

Некоторые неопределенности при картировании рисков наводнений могут быть обусловлены точностью входных данных и определения связей расход-уровень (для моделирования рек), различными предположениями, сделанными при разработке и применении, как самих моделей, так и параметров этих моделей, с точностью полевых съемок, локальными влияниями в окрестностях ГТС и другими факторами. Методы для оценивания неопределенностей при моделировании характеристик наводнений интенсивно развиваются и могут потенциально отражаться на качестве принимаемых решений и на работе других систем, используемых при подготовке к событиям наводнений и при управлении этими событиями. Вероятностные методы также нарастающе используются при рассмотрении риска разрушений или перелива защитных ГТС.