Заторные и зажорные явления

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Экономика предприятий и организаций»

Курсовая работа по дисциплине: Безопасность жизнедеятельности Тема: «Заторные и зажорные явления»

Выполнила:

Мальцева Алена Белгород, 2014

Содержание Введение

1. Заторные явления

2. Зажорные явления

3. Характеристика и классификация заторных и зажорных явлений

3.1 Краткая характеристика заторов и зажоров

3.2 Классификация заторов и зажоров

4. Места образования заторов и зажоров

5. Факторы образования

6. Опасности заторов и зажоров

7. Обеспечение безопасности

8. Рекомендации по организации борьбы с заторами и зажорами

9. Заторые и зажорные явления России

10. Заторы и зажоры на реках Белгородской области

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Наводнение — значительное затопление водой местности в результате подъёма уровня воды в реке, озере или море, вызываемого различными причинами. Наводнение на реке происходит от резкого возрастания количества воды вследствие таяния снега или ледников, расположенных в её бассейне, а также в результате выпадения обильных осадков.

Нередко наводнения вызываются повышением уровня воды в реке вследствие загромождения русла льдом при ледоходе (затора) или вследствие закупоривания русла под неподвижным ледяным покровом скоплениями внутриводного льда и образования ледяной пробки (зажора).

Заторы и зажоры льда — неотъемлемые явления годового цикла жизни многих рек. Они свойственны большинству крупных рек. Заторы и зажоры представляют серьезную опасность по двум причинам: в связи с наводнениями, которые они вызывают, и возможностью разрушения льдом различных гидротехнических сооружений.

Современные достижения науки и техники и имеющийся опыт позволяют рассматривать заторои зажорообразование как физические процессы, поддающиеся регулированию. Ущерб, наносимый ими, уже сейчас может быть сведен к определенному минимуму при условии правильной организации борьбы с этими явлениями.

Хотя многие стороны сложной проблемы борьбы с заторами и зажорами изучены еще недостаточно, а имеющийся опыт и объективные данные недостаточны для всестороннего обоснования рекомендаций.

затор зажорный ледовый река

1. Заторные явления Затор — это скопление льда в русле, ограничивающее течение реки. В результате происходит подъем воды и ее разлив. Затор образуется обычно в конце зимы и в весенний период при вскрытии рек во время разрушения ледяного покрова. Состоит он из крупных и мелких льдин.

Главной причиной образования затора является задержка процесса вскрытия льда на тех реках, где кромка ледяного покрова весной смещается сверху вниз по течению.

При этом движущийся сверху раздробленный лед встречает на своем пути еще не нарушенный ледяной покров.

Последовательность вскрытия реки сверху вниз по течению является необходимым, но недостаточным условием возникновения затора льда. Основное условие создается только тогда, когда поверхностная скорость течения воды при вскрытии довольно значительна (0,6−0,8 м/с и более). Наличие разного рода русловых препятствий (крутых поворотов, сужений, островов, конусов выноса, изменений уклонов водной поверхности от большего к меньшему) усиливает процесс образования затора льда.

В районах таких русловых препятствий у верхнего края ледяного покрова под напором приносимого течением ледового материала происходит торошение льда и образуется хаотическое нагромождение крупно — и мелкобитых льдин. Русло здесь в наибольшей мере стеснено льдом, в результате чего уровень воды в реке повышается, в том числе на некотором участке выше места стеснения, т. е. в пределах зоны подпора.

Процесс заторных явлений показан на рис. 1.

Рис. 1. Образование искусственной ледяной плотины (затора).

2. Зажорные явления Зажор — явление, сходное с затором льда. Однако, во-первых, зажор состоит из скопления рыхлого льда (шуга ³, небольшие льдинки), тогда как затор есть скопление крупных и в меньшей степени небольших льдин. Во-вторых, зажор льда наблюдается в начале зимы, в то время как затор — в конце зимы и весной.

Зажоры образуются на реках в период формирования ледяного покрова. Необходимым условием образования является возникновение в русле внутриводного льда и его вовлечение под кромку ледяного покрова. Решающее значение при этом имеет поверхностная скорость течения (более 0,4 м/с), а также температура воздуха в период замерзания. Образованию зажоров способствуют острова, отмели, валуны, крутые повороты, сужение русла. Скопление шуги и другого рыхлого ледяного материала, образующегося на этих участках в результате непрерывного процесса образования внутри водяного льда и разрушения ледяного покрова, вызывает стеснение водного сечения, вследствие чего происходит подъем воды выше по течению. Ниже — уровни понижаются. Образование сплошного покрова в месте образования зажора задерживается.

3. Характеристика и классификации заторных и зажорных явлений

3.1 Краткая характеристика заторов и зажоров Их главными определяющими являются: строение, размеры, максимальный уровень и максимальный подъем воды.

В строении затора выделяются три характерных участка: замок — покрытый трещинами ледяной покров или перемычка из льда, заклинивших русло; собственно затор (голова затора) — многослойное скопление хаотически расположенных льдин, подвергшихся интенсивному торошению; хвост — примыкающее к затору однослойное скопление льда в зоне подпора.

Длина головной части затора обычно превышает ширину реки в 3−5 раз. На этом участке скопление льда имеет максимальную толщину. Длина хвоста затора на крупных реках может достигать нескольких десятков километров. На средних реках общая длина затора может быть от одного до нескольких километров.

Зажорные массы льда однородны по своему строению и располагаются непосредственно у кромки ледяного покрова и под ним. Здесь они имеют небольшую толщину. Длина зажорного участка может составлять от 3 до 5 величин ширины реки. Это примерно 3 — 5 км на средних и до 15 км на больших.

Основными характеристиками являются максимальные подъемы уровней воды. Максимальный заторный уровень, как правило, превышает уровень весеннего половодья. Максимальный зажорный уровень превышает уровень воды при ледоставе.

Применяется также такая характеристика, как продолжительность затора или зажора. Затор льда — явление кратковременное. Высокий уровень держится обычно от 0,5 до 1,5 суток. Бывали случаи и более длительного стояния, но они всегда связаны с похолоданием и сокращением стока воды. Период подъема зажорного уровня несколько более длительный, до 3 суток. Спад уровня обычно происходит за 10−15 суток.

Другой часто применяемой характеристикой заторов и зажоров служит повторяемость этих явлении. Здесь колебания весьма велики. В одних местах они повторяются через 2 — 5 лет, в других — значительно реже.

• 3.2 Классификация заторов и зажоров
• Главным критерием является мощность затора или зажора. Поэтому они подразделяются на катастрофически мощные, сильные, средние и слабые. Катастрофически мощный затор или зажор определяется так:
• к рассчитанному максимальному уровню весеннего половодья приплюсовывается 5 и более метров; для сильных — от 3 до 5 м, средних — 3 м и меньше. При слабых заторах и зажорах в величины наивысших уровней воды весеннего половодья поправки не вводятся.
• В настоящее время еще не разработана общепринятая классификация заторов. Классификация может быть произведена по различным признакам. Так, может рассматриваться нижеприводимая классификация, основанная на учете гидрологических условий в места образования заторов, что отвечает задачам борьбы с этим явлением.
• Заторы льда на реках можно разделить на два типа:
• 1. Русловые заторы:
• а) непосредственно у кромки ледостава при неодновременном вскрытии реки, обычно текущей с юга на север;
• б) в местах уменьшения ледопропускной способности реки (всякого рода стеснения, места резкого уменьшения уклона и скорости);
• 2. Подпорные заторы:
• а) в зонах выклинивания подпора водохранилищ;
• б) в дельтах и устьях рек, впадающих в моря и озера, или в более поздно вскрывающиеся реки.
• Район образования заторов типа 2, а также в некоторых случаях 1, (например, переход от порожистого участка к равнинному или крутой поворот с сужением) обычно ограничен, т. е. заранее известен. В связи с этим для заторов этого типа целесообразность предупредительных мер борьбы совершенно очевидна.
• Русловые заторы, особенно типа а) могут возникать в самых различных местах по длине реки, в зависимости от предшествующих гидрометеорологических условий. Это обстоятельство часто делает проведение предупредительных мер борьбы весьма затруднительным.
• 4. Места образования заторов и зажоров
• Заторы льда свойственны средним и в особенности крупным равнинным и полугорным рекам. На малых реках заторов почти не бывает. Однако заторы присущи далеко не всем средним и крупным рекам. Для образования затора нужно сочетание определенных условий, главными из которых являются: участие в ледоходе больших масс льда и наличие препятствий движению льда.
• Большие объемы льда перед вскрытием имеются в руслах почти всех рек в районах с суровым климатом. Именно поэтому заторы льда часто бывают на реках Сибири и Дальнего Востока, тогда как в южных районах Европейской части СССР они наблюдаются реже.
• Препятствием для движения льда, как отмечалось, обычно являются большие участки реки со сплошным и достаточно прочным ледяным покровом. Поэтому мощные и частые заторы льда имеют место на тех реках, где вскрытие происходит сверху вниз по течению. Такой последовательностью вскрытия обладают разные реки, а именно:
• а) крупные реки, текущие с юга на север (Лена, Енисей, Иртыш, Северная Двина, Аму-Дарья и т. д.). В южных (верхних) районах эти реки вскрываются раньше, чем в северных (нижних), и движущийся лед встречает неподготовленный к вскрытию ледяной покров;
• б) реки, верховья которых являются горными и полугорными, а низовья равнинными (Днестр, Амур, Томь, Висла и др.). В верховье из-за большой скорости река вскрывается раньше, чем в низовье;
• в) реки, где за большим участком со значительной скоростью течения следует участок с малой скоростью. На первом участке вскрытие происходит на много раньше, чем на втором.
• Последовательностью вскрытия реки (сверху вниз по течению) определяется лишь сама возможность затора льда. Место же возникновения затора обусловливается морфометрическими особенностями реки, а также гидрометеорологическими условиями того или иного года.
• Следует отличать постоянное место образования заторов льда и участки с непостоянными очагами заторов.
• Известны два типа постоянных мест образования заторов.
• 1. Место перелома генерального продольного профиля реки от участка с большим уклоном (а значит и большой скоростью течения) к участку с малым уклоном (следовательно, малой скоростью).
• К этому типу относится:
• а) зона выклинивания подпора водохранилища (например, р. Обь у г. Камень на Новосибирском водохранилище; р. Неман у пос. Бирштонас на Каунасском водохранилище);
• б) устье реки при впадении в море или озеро (например, р. Сясь у с. Сясьские Рядки при впадении в Ладожское озеро; р. Северная Двина у г. Архангельска при впадении в Белое море);
• Рис. 2. Места образования весенних заторов льда: а — затор льда в однорукавном русле на крутом повороте реки; б — затор льда в многорукавном русле до вскрытия реки ниже затора льда; в — затор льда в многорукавном русле после вскрытия реки ниже затора льда; г — затор льда при расширении реки; д — затор льда на притоке; е — затор льда на водохранилище. Пунктирной линией показана последовательность образования затора льда; ж — затор из транзитного льда вследствие заклинивания крупных льдин, принесенных с вышележащего участка, в сужении между островами; з — затор льда в рукавах дельты реки; и — затор льда перед сужением русла реки; 1 — не нарушенный трещинами ледяной покров; 2 — трещины во льду без торосов; 3 — трещины во льду с торосами; 4 — закраины; 5 — мелко битый наторошенный лед; 6 — крупные ледяные поля; 7 — редкий ледоход; 8 — чисто.
• в) зона перехода от порожистого участка к равнинному или от крутого к пологому (например, р. Даугава у г. Яунелгава ниже Плявиньских порогов до постройки Плявиньской ГЭС и р. Сухона у г. В. Устюг);
• г) место слияния двух рек, несущих большие массы льда (например, слияние Северной Двины и Вычегды у г. Котлас).
• 2. Место очень крутого поворота реки (более 110−115°) в сочетании с сужением. Типичным в этом отношении является крутой поворот р. Днестра у с. Воронково.
• Непостоянные места образования заторов льда бывают очень разными — резкие сужения, крутые повороты, перекаты с островами, места бифуркации, участки с наличием прочного ледяного покрова на значительной длине. Нередко заторы возникают в тех местах, где осенью при установлении ледостава наблюдались подвижки льда и имели место зажоры.
• Где именно возникнет затор в данном году? Это определяется гидрометеорологическими условиями зимнего и весеннего периодов; в первую очередь, начального периода весеннего половодья.
• 5. Факторы образования заторов льда
• Важнейшей характеристикой затора, кроме места его образования, является его мощность, характеризуемая высотой подъема уровня воды D Н3. Зависимость этой величины от многих факторов обусловливает значительный элемент случайности при ее определении, лишая возможности во многих случаях точно прогнозировать ее.
• К главным факторам заторообразования относятся:
• а) количество и интенсивность поступления льда к затору;
• б) интенсивность паводка, в частности, максимальная (из средних суточных величин) интенсивность подъема уровня воды в период ледохода;
• в) наличие препятствий движению льда.
• Немалую роль играют и другие факторы — расход воды, температура воздуха, мощность снежного покрова в бассейне реки, суммарная солнечная радиация, последовательность вскрытия рек в бассейне и пр.
• Наиболее просто выявляется роль отдельных факторов в случае, когда затор образуется в постоянном месте. Мощность затора, а, следовательно, и подъем уровня находятся в прямой зависимости от количества льда, поступающего к затору. Поэтому после суровой малоснежной зимы со значительным объемом льда в руслах рек к началу весны максимальный заторный уровень намного превышает максимальный уровень после мягкой многоснежной зимы со сравнительно малыми объемами льда. Количество и интенсивность подносимого течением льда связано, помимо прочего, с дружностью вскрытия рек. При одновременном вскрытии всех главных рек бассейна сток льда большой, в результате чего формируется мощный затор. При неодновременном вскрытии рек сток льда и интенсивность ледохода невелика, соответственно и затор небольшой.
• Влияние расхода воды в период вскрытия реки, при постоянном месте образования затора льда, проявляется в том, что чем больше расход, тем интенсивнее весенний ледоход и выше максимальный заторный уровень. В то же время при большем расходе воды голова затора смещается вниз по течению, поэтому в хвосте затора и в зоне выклинивания подпора влияние расхода воды может не ощущаться.
• Высокая температура воздуха после сформирования затора льда благоприятствует его быстрому разрушению — главным образом за счет воздействия теплых талых вод. Однако интенсивное потепление до вскрытия способствует образованию затора льда.
• При этом в связи с резким увеличением расхода воды, неподготовленный к вскрытию ледяной покров взламывается механическим путем.
• Процесс вскрытия и заторообразования на участках реки с непостоянным местом образования заторов льда протекает гораздо сложнее. Прежде всего, заметим, что весной подвижки и ледоход начинаются лишь после того, как уровень воды в реке превысит тот уровень, при котором осенью произошло установление ледостава. Между тем, из-за колебания температуры воздуха и расхода воды в осенний период (описание процесса зажорообразования, гл. IX) установление ледостава происходит на различных участках реки при неодинаковом превышении уровня над меженним. В местах, где осенью наблюдались подвижки льда и зажоры, уровень при установлении ледостава высокий, поэтому здесь происходит задержка вскрытия. Причиной задержки служит и то, что в указанных местах ледяной покров более толстый и прочный, чем в целом на реке. Таким образом, места осенних подвижек и зажоров часто являются местами образования весенних заторов.
• Вскрытие реки обычно сопровождается возрастанием расхода воды. При этом на рассматриваемом участке реки возникают с небольшими интервалами во времени цепочки заторов льда. Прорыв одного затора приводит к вскрытию некоторого участка реки и завершается образованием ниже по течению другого затора и т. д. Длительность существования таких заторов исчисляется часами (самое большее 12−18 часов).
• Иначе протекает процесс, когда расход воды сравнительно небольшой и более или менее постоянный. При этом подплывающие к затору массы льда обладают небольшой живой силой; влекущее усилие потока под затором также невелико. Прорыва затора не происходит, имеет место лишь торошение льда у верхней границы затора, а сам затор распространяется вверх по реке.
• Длина затора достигает 10 — 15 км, а на реках Сибири иногда до 35 км. Такие большие по протяженности заторы льда обладают большой устойчивостью. Длительность их существования на реках Европейской части СССР достигает иногда 3 — 5 суток, а на Севере Сибири — 8 — 10 суток. Искусственное разрушение подобных заторов льда практически невозможно.
• 6. Опасности заторов и зажоров
• Непосредственная опасность этих явлений заключается в том, что происходит резкий подъем воды и в значительных пределах. Вода выходит из берегов и затопляет прилегающую местность. Кроме того, опасность представляют и навалы льда на берегах высотой до 15 м, которые часто разрушают прибрежные сооружения.
• Зажорные явления приводят к более тяжелым последствиям, так как они случаются в начале, а иногда и в середине зимы и могут длиться до 1,5 месяцев. Разлившаяся вода замерзает на полях и в других местах, создавая сложности для ликвидации последствий такого стихийного бедствия.
• Мощные и частые заторы льда присущи тем рекам, у которых вскрытие происходит сверху вниз по течению. Такая последовательность характерна для Северной Двины, Печоры, Лены, Енисея, Иртыша — рек, текущих с юга на север.
• Места образования заторов льда можно разделить на постоянные и непостоянные. Постоянные места известны. Непостоянные — известны меньше. Большей частью это крутые повороты в сочетании с сужением русла.
• Заторы на реках — широко распространенное явление и свойственны в основном крупным рекам, например: Северной Двине, Сухоне, Печоре, Енисею и многим другим.
• По частоте зажорных наводнений и величине подъема воды первенство принадлежит двум самым крупным озерным рекам — Ангаре и Неве.
• 7. Обеспечение безопасности
• Образование заторов предотвращают предварительным вскрытием реки. Ускорение вскрытия участка реки достигается ослаблением ледяного покрова, задержка вскрытия — упрочнением льда. В результате ослабления или нарушения сплошности ледяного покрова снижается его сопротивляемость водному потоку, поэтому обеспечивается беззаторный пропуск льда. Основные способы ослабления и разрушения ледяного покрова изложены выше.
• В местах постоянно образующихся заторов льда необходима защита территории от затопления. Выбор способа защиты зависит от многих факторов.
• Защиту территорий от затопления в результате подъема заторных или зажорных уровней воды следует осуществлять:
• — обвалованием территорий со стороны реки;
• — искусственным повышением прибрежной территории;
• — отводом вод с временно затопляемых территорий;
• — созданием искусственных заторов вне зоны охраняемых от затопления территорий.
• Застройка вдоль берегов рек должна проводиться на высотных отметках, превышающих максимальные заторные подъемы воды 1%-ной обеспеченности (то есть 1 раз в 100 лет).
• Задержку вскрытия производят искусственным увеличением толщины ледяного покрова. Длина участка увеличения толщины льда зависит от ширины русла Вр и может составлять от Lл = 3 Вр на сильно извилистом русле, до Lл = 8 Вр на прямолинейном участке. Толщину льда на выбранном участке увеличивают удалением снега или искусственным намораживанием. При толщине снега более 10 см его удаление приводит к ускоренному нарастанию толщины льда снизу.
• Снег с ледяного покрова следует удалять за пределы участка при температуре воздуха ниже минус 10 °C и толщине льда менее 30 см.
• При ликвидации заторов наиболее эффективным является взрывной способ, применение которого наиболее целесообразно в период образования заторов. Затор на широких реках разрушают, дробя его постепенно снизу вверх по течению, начиная с подрыва ледяных полей ниже затора.
• Массы подводных зарядов и расстояния между ними указаны в таблице 1 и 2
• Таблица 1. Условия и средства разрушения ледяного покрова

Толщина льда, м	Масса заряда, кг	Глубина погружения заряда, м	Расстояние между зарядами, м	Количество рядов зарядов	Расстояние между рядами зарядов, м
0,4…0,5	1,2	1,0…1,5	5…7		;
0,6…0,7	1,8	1,5…2,0	4…6
0,8…0,9	2,6	2,0	4…6		5…10
1,0…1,1	3,6	2,0	4,0		5,0

• Таблица 2. Ориентировочная масса, кг, сосредоточенного заряда для разрушения затора при расстоянии L между зарядами

Глубина погружения заряда в воду, м	При массовом взрыве и L = 5 м	При одиночном или массовом взрывах и L = 10 м
1,0…1,49
1,5…1,99
2,0…2,49
2,5…2,99
3,0…3,49
3,4…4,0

• Если затор не потерял устойчивости после разрушения ледяного поля, то необходимо произвести еще серию взрывов вдоль берегов, либо на середине реки (в пределах нижней наиболее уплотненной части затора). Если и после этого затор останется на месте, следует произвести серию взрывов вдоль затора.
• На средних реках подрывать лед необходимо сверху вниз по течению или одновременно по длине затора, так как это способствует образованию в заторе канала, по которому идет основной поток воды, при этом заторный уровень понижается, а сам затор размывается.
• При большой протяженности затора на узких и средних реках с извилистым руслом подрыв заторных масс в нижней части малоэффективен, поэтому взрывы следует вести одновременно по всей длине затора или сверху вниз по течению.
• Для разрушения многослойных заторных масс используют заряды массой не менее 30 кг, которые опускают в воду между льдинами.
• При проведении взрывных работ можно применять вертолеты, которые позволяют укладывать заряды в любом месте непосредственно с борта вертолета или с выходом подрывников на лед. Бомбометание, как средство для разрушения ледяного покрова и заторов, малоэффективно ввиду затруднения прицельного попадания.
• Для предотвращения заторов вблизи мостов необходимо еще до начала ледохода освободить от примерзшего льда все опоры и ледорезы, сделав вокруг них борозды во льду шириной не мене 0,5 м. Кроме того, следует устроить вдоль реки (по фарватеру) канал шириной от 0,25 Вр до 0,35 Вр (ниже моста на расстоянии Вр и выше моста на расстоянии 2Вр).
• Устройство канала начинают с низовой стороны моста. Заряды располагают параллельными рядами перпендикулярно фарватеру. Расстояния между зарядами принимают не менее 5…6 Н (где Н — глубина погружения заряда в воду), между рядами — не менее 2…4 м. Заряды взрывают поочередно рядами, начиная с ряда, ближайшего к борозде, предварительно устраиваемой по низовой границе канала.
• При устройстве канала выше моста ряды зарядов располагаются параллельно фарватеру против опор и ледорезов. Взрывать заряды ближе 15 м от моста запрещается.
• Если на некотором удалении от моста образовался затор, его разрушают взрывами зарядов с низовой стороны для устройства в нем канала шириной 20…30 м. Массу зарядов принимают равной 5…20 кг. Заряды в заторе располагают в 2…3 ряда перпендикулярно оси устраиваемого канала и на расстоянии в 4…6 раз превышающем их заглубление. При установке в затор нескольких зарядов их подрыв следует производить одновременно для того, чтобы лед пришедший в движение после первого взрыва, не принес к мосту не взорвавшиеся заряды. В затор, образовавшийся непосредственно около моста, следует устанавливать только по одному заряду. Крупные льдины при подходе к мосту разрушают бросаемыми на них зарядами массой не более 3 кг. Эти заряды должны взрываться до подхода льдин под мост.
• Работы по разрушению заторов должны вестись ускоренными темпами. При подрывных необходимо следить, чтобы вместе с тронувшимся льдом не унесло работающий личный состав. Ходить по затору и по непрочному льду следует с палками для прощупывания льда. В наиболее опасных местах прокладывают доски, обязывают веревками подрывников, которых страхуют люди на берегу или на прочном льду. Ниже затора должны находиться дежурные расчеты на лодках со спасательными средствами (спасательные круги, веревки, доски, багры и др.). Задачей этих расчетом является оказание помощи утопающим и наблюдение за прохождением льда вниз по течению.
• Подрыв зарядов может быть прекращен, если будет заметно падение уровня воды с верховой стороны затора или напор льда перестанет угрожать мосту.
• Предварительная стадия прогнозирования включает оценку возможности образования затора (зажора). Для этого по картам определяют затороопасные (зажороопасные) участки, ориентировочные величины подъемов заторных (зажорных) уровней воды и повторяемость заторов (зажоров). Прогноз максимальных заторных уровней воды и другие необходимые сведения запрашиваются в территориальных управлениях гидрометеослужбы и контроля природной среды (УГКС).
• Для определения возможностей преодоления водной преграды на затороопасных участках организуются аэровизуальные и наземные наблюдения. По величинам максимальных заторных (зажорных) уровней воды определяют возможную зону затопления, которую наносят на топографическую карту. Прогнозирование заторов (зажоров) льда может осуществляться как при наличии данных гидрометеорологических наблюдений, так и при их отсутствии.
• Для прогнозирования максимального заторного уровня воды по данным метеорологических наблюдений необходимо знать расход воды, температуру воздуха и сведения о ледовой обстановке. По этим данным строят совмещенные хронологические графики расходов и уровней воды для ряда гидрологических постов, позволяющие иметь сведения о ледовых фазах при наличии и отсутствии ледовых явлений. По материалам ледомерных съемок, которые производятся либо механическим бурением, либо с помощью радиолокационных приборов типа «Лед», «Ледостав» и т. п. строят продольные профили ледяного покрова. По этим же данным составляют схемы ледовой обстановки на главной реке и ее протоках. В результате анализа колебаний уровней воды устанавливают места и сроки образования заторов и зажоров, а также определяют уровни подъема воды. Данные о максимальных уровнях воды составляют по результатам многолетних наблюдений за максимальными расходами и уровнями воды при заторах (зажорах).
• При отсутствии данных гидрометеорологических наблюдений исходными данными являются: уровни и расходы воды; уклоны водной поверхности; глубина и скорости течения, а также ширина открытого русла. Уклон, глубину и ширину русла определяют промерами и нивелировкой урезов воды и берегов. Скорость течения можно измерить или рассчитать, а расход воды определить по формуле:
• Q = V w,
• Где V — средняя скорость течения в створе, м/с;
• w — площадь поперечного сечения русла, м².
• Для проведения измерений необходимо организовать временные водомерные посты. Время перемещения кромки ледяного покрова определяют по средним многолетним данным вскрытия, сведения о которых имеются в справочнике «Основные гидрологические характеристики». Для прогноза используют зависимости максимального заторного (зажорного) уровня воды от расхода воды у кромки ледяного покрова и средней температуры воздуха. Заблаговременность прогноза для узких горных рек может составлять от нескольких часов — по мере увеличения длины реки и уменьшения уклона — до нескольких суток, а на крупных долинных реках — 15…20 сут.
• Таким образом, заторные и зажорные наводнения являются опасным. И необходимо вовремя выявлять места ледяных заторов и зажоров, затем ликвидировать эти места.
• 8. Рекомендации по организации борьбы с заторами и зажорами
• 1. При организации борьбы с заторами и зажорами следует иметь в виду, что применение бомбометания, взрывов, артобстрелов крайне нежелательно из-за большого вреда, наносимого ими рыбному хозяйству, и риска повреждения сооружений, населенных пунктов. Рекомендовать применение этих мер можно в исключительных случаях. Основным способом избежания применения всякого рода взрывов является организация предупредительных работ по предотвращению заторов.
• 2. Любые мероприятия по борьбе с заторами и зажорами льда должны проектироваться и проводиться с участием специалистов-гидрологов, работающих в местных организациях Гидрометслужбы и Минводхоза, с обязательным обеспечением преемственности. Борьба с заторами и зажорами, которая ведется без учета природных особенностей реки и закономерностей процесса, часто сопровождается бесполезной затратой средств и даже может способствовать усилению этих явлений и их отрицательных последствий.
• 3. Большое значение для повышения эффективности предупреждения и борьбы с заторами имеет надлежащая организация всех работ.
• Вся работа должна проводиться систематически, осуществляться на основе специально выполненных проектно-изыскательских проработок, сосредотачиваться в постоянных органах.
• 4. Важное значение в организации борьбы с заторами и зажорами имеет четкая оперативная информация. В период проведения защитных мероприятий на это обстоятельство необходимо обращать особое внимание, заранее организовав разведку, связь, обработку натурных наблюдений с целью прогнозирования отдельных элементов.
• 5. При проведении любых работ на реках, связанных с нарушением ее естественного режима (возведение мостов, дамб, запруд, выправительные работы), необходимо всегда оценивать влияние их на процессы заторообразования, добиваясь, в крайнем случае, сохранения ледопропускной способности русла на данном участке.
• 9. Заторные и зажорные явления в России
• Заторные опасные ледовые явления и обусловленные ими затопления местности широко распространены почти по всей территории Российской Федерации. Они происходят ежегодно и причиняют значительный материальный ущерб населению и экономике страны, особенно на реках азиатской и на севере европейской части России. Мощные и частые заторы льда присущи тем рекам, у которых вскрытие происходит сверху вниз по течению. Такая последовательность характерна для Северной Двины, Печоры, Лены, Енисея, Иртыша — рек, текущих с юга на север.
• По частоте зажорных наводнений и величине подъема воды первенство принадлежит двум самым крупным озерным рекам — Ангаре и Неве.
• Заторы — неотъемлемая часть жизни реки, природы, поэтому борьба с их возникновением является малоэффективной. Однако превентивные (предупредительные) меры могут быть эффективными и значительно смягчать последствия этих явлений.
• В последние годы большинство катастрофических наводнений на реках России связаны с формированием опасных ледовых заторов в период весеннего вскрытия рек ото льда: 1997 г. — р. Северная Двина у г. Великий Устюг, 1998 г. — р. Лена у г. г. Ленск и Якутск, 2001 г. — р. Лена у г. Ленск, 2002 г. — р. Кубань в нижнем течении.
• Являясь своеобразными динамичными ледяными плотинами, заторы создают иногда очень высокие подпорные уровни воды, на много превышающие максимальные уровни весенних половодий и паводков.
• Значительный материальный ущерб усугубляется резко выраженной стихийностью заторов, их большой динамичностью и кратковременностью процесса заторообразования, непостоянством из года в год как мест формирования, так и величины подпорного уровня воды, а также тем обстоятельством, что они происходят в холодное время года.
• Основными факторами образования заторов являются: геоморфологические (форма и строение долины реки); метеорологические (определяющие объемы льда, запас воды и динамику вскрытия рек ото льда весной); гидрологические (обусловливающие режим водности и пропускную способность русел рек в периоды ледостава и ледохода); техногенные (сооружения, стимулирующие формирование заторов вблизи населенных пунктов, а также неправильно проведенные противозаторные мероприятия).
• Анализ показывает, что современный уровень знаний о существе заторных явлений недостаточен для организации всесторонней и результативной борьбы с ними.
• Существует мнение, что повышение частоты и масштабности катастрофический заторных наводнений на реках России в последние годы (1997;2012 г. г.) связано с общей тенденцией повышения водности рек и суровости зим в этот период. Тем не менее, каждый отдельный участок формирования мощных заторов льда характеризуется отчетливой индивидуальностью факторов, обусловливающих заторообразование.
• Большое значение в снижении негативных последствий от катастрофических заторных наводнений на реках России имеют научно-исследовательские и производственно-экспериментальные работы по комплексному изучению водного, ледового и руслового режима рек, участков формирования заторов льда, динамики их образования и разрушения, разработки современных методов прогноза заторообразования, эффективных противозаторных мероприятий. Однако этим актуальным вопросом в нашей стране уделяется недостаточное внимание.
• В последние годы практически прекратились изыскательские путевые работы на реках России, а также существенно сократились объемы дноуглубительных и русловыпрямительных работ.
• Критической является ситуация с состоянием гидрометеорологической сети аблюдений России. Сеть станций и постов сократилась в два-три раза, что не позволяет проводить своевременные и качественные прогнозы опасных явлений на реках.
• В России не ведется работа по переносу населенных пунктов, постоянно подвергающихся подтоплению, на незатопляемые участки.
• В докладе предпринята попытка на основе накопленной, собранной, переработанной и обобщенной информации об опасных заторных явлениях, их последствиях и опыте борьбы с ними, обоснования эффективного комплекса мер, методов, способов и рекомендаций и т. п., позволяющих более качественно прогнозировать, предупреждать, предотвращать, бороться с заторно-зажорными наводнениями, снижать уровень их последствий и даже ликвидировать чрезвычайные ситуации, обусловленные указанными явлениями на реках Российской Федерации.
• 10. Заторы и зажоры на реках Белгородской области
• Поскольку Белгородская область располагается в пределах Среднерусской возвышенности, ее реки типично равнинные, а следовательно, отличаются медленным течением, малыми уклонами, хорошо разработанными долинами с широкими поймами и надпойменными террасами. Незначительные уклоны рек являются причиной их медленного и спокойного течения со средней скоростью 0,3−0,5 м/с, и только не перекатах скорость может возрастать до 0,8−1,0 м/с.
• К наиболее полноводным рекам относятся Северский Донец, Оскол, Ворскла, Псёл и Тихая сосна.
• Реки области относятся к типу рек с преимущественно снеговым питанием, на долю которого приходится обычно 55−65%, а в некоторые годы 70−80% годового стока. Вскрытие рек ото льда обычно происходит в конце мартапервой половине апреля.
• Начало подъема уровня весеннего половодья на реках происходит в первой и начале второй декады марта. Весенний ледоход чаще всего происходит спокойно, без образования заторов и зажоров.
• Заключение
• Борьба с природными катастрофами (в том числе с заторыми) должна стать одной из стратегических задач государства и общества в целом. В основе решения этой задачи по снижению природных и техногенных рисков должно быть всестороннее изучение физической природы опасных процессов и явлений, их физическое и математическое моделирование, и на этой основе — научно-обоснованный прогноз предстоящих катастроф. Необходимо значительно повысить густоту сети гидрометеорологических наблюдений в стране и кардинально обновить приборную и материально-техническую базу существующих станций и постов Росгидромета.
• Необходимо активизировать системные и целенаправленные научно-исследовательские и экспериментальные работы по комплексному изучению участков образования опасных заторов и их динамики, общего водного, ледового и руслового режимов рек страны по прогнозной оценке риска возникновения и развития ЧС, обусловленных заторо-зажорными наводнениями, исследования по предупреждению и регулированию заторообразования, а также по предотвращению и смягчению последствий связанных с ними ЧС.
• При организации борьбы с опасными заторами и зажорами льда в руководство противопаводковых комиссий (КЧС) должны включаться опытные специалисты, профессионально владеющие гидрометеорологической информацией и методами борьбы с заторообразованием на реках России (Росгидромета, Минприроды, Минтранса, Минсельхоза, МЧС России и других ведомств). В противном случае затраты средств могут оказаться бесполезными и даже будут способствовать усилению отрицательных последствий.
• Существенно важно повышение информированности населения и ведомств, ответственных за безопасность населения и территорий, путем создания надежной системы оперативного оповещения и развития страхования.
• Мировой опыт показывает, что в настоящее время ни одна страна в мире не обладает системой прогнозирования и заблаговременной подготовки к мощным природным воздействиям, которая бы обеспечивала предельно допустимый уровень безопасности людей, территорий и объектов экономики. Поэтому все цивилизованные страны вынуждены развивать и совершенствовать методы и средства по борьбе с последствиями природных катастроф, создавая разветвленную государственную структуру в виде министерств или специальных агентств. В нашей стране эти функции выполняет Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (МЧС России).
• Заторы льда невозможно запретить и предотвратить. Поэтому при борьбе с ними наиболее эффективными являются те превентивные (предупредительные) мероприятия, которые позволяют быстрый и беспрепятственный пропуск воды и льда через место образования затора (зажора).
• На территории России при борьбе с заторами чаще всего применяется взрывной способ, авиационное бомбометание, минометно-артиллерийский обстрел, а также ледокольный способ. Все они применялись и при ликвидации катастрофических заторных явлений в последние годы на реках Сухона и Северная Двина (1997 г.), Енисей и Лена (1998;2001 гг.) и Кубань (2001;2002 гг.).
• Разнообразие возможных вариантов проявления заторов льда в паводковый период, неопределенность характера их развития в каждом конкретном случае требует от органов исполнительной власти, органов управления РСЧС всех уровней принятия нестандартных решений для того, чтобы своевременно устранять угрозы возникновения наводнений.
• Исходя из вышеизложенного, следует отметить, что только полнокровное финансирование, компетентная деятельность органов управления всех систем и уровней, наличие заблаговременных резервов материальных и финансовых средств, а также нормальное научное сопровождение способны создать условия, при которых возможно обеспечение надежной защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. На основании изложенного можно сделать вывод о том., что существующая в России организации мер и работ по предупреждению возникновения ледовых заторов по их ликвидации крайне нуждается в развитии и совершенствовании.
• Список использованной литературы
• 1. ГОСТ 19 179–73. Гидрология суши. Термины и определения. Госстандарт СССР. — М.: 1988.
• 2. Нежиховский РА. Наводнения на реках и озерах. — М.: Гидрометеоиздат, 1988. — 184 с.
• 3. Нежиховский Р. А., Бузин В. А. Условия образования и прогнозы заторов льда на реках. — М.: Метеорология и гидрология, 1977. — С. 70−75.
• 4. Методические указания по борьбе с заторами и зажорами льда. ВСН — 028−70. — Л.: Энергия, 1970. — 156 с.
• 5. Каталог заторных и зажорных участков рек СССР. Том 1 и 2. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — С. 518.
• 6. Справочник спасателя. Книга 4. — М.: ВНИИ ГОЧС, 1995. — С. 147.
• 7. Методические рекомендации по организации и проведению мероприятий при угрозе затопления населенных пунктов и территорий (научно-методическое пособие). — М.: ВНИИ ГОЧС, 1995. — 100 с.
• 8. Пчелкин В. И., Филатов Ю. А. Методические рекомендации по предупреждению ЧС, связанных с паводками. — М.: ФЦ ВНИИ ГОЧС, 2002. — 35 с.
• 9. Пчелкин В. И., Сосунов И. В., Филатов Ю. А. Методические рекомендации по предупреждению образования ледовых заторов на реках Российской Федерации и борьбе с ними. — М.: ФЦ ВНИИ ГОЧС, 2003. — 234 с.
• 10. Донченко РВ. Ледовый режим рек СССР. — Л.: Гидрометеоиздат, 1987. — 247 с.
• 11. Донченко Р. В. Закономерности формирования и распространения заторов льда на реках СССР. Труды ГГИ, вып. 287. — Л.: Гидрометеоиздат, 1982. — С. 3−5.