Бесплатный фрагмент - Наводнения: от защиты к управлению

Так уж повелось, что каждую весну, а подчас и лето, а иногда и зиму, в России случаются наводнения. И каждый раз вслед за волной паводка катится волна эмоций, увенчанная традиционными русскими вопросами: «Кто виноват?» и «Что делать?».

(Из заключения монографии Воробьева Ю. Л., Акимова В. А., Соколова Ю. И. «Катастрофические наводнения начала 21 века: уроки и выводы», 2003г.)

Если сравнить состояние работ по созданию систем краткосрочного (оперативного) прогнозирования половодий и паводков у нас и за рубежом, то надо сказать, что в настоящее время мы запаздываем с работами в этой области примерно на 15—20 лет. Это относится и к созданию систем для управления пропуском паводков через створы гидроэлектростанций.

(Из статьи академика О. Ф. Васильева в журнале «Гидротехническое строительство» №2, 2012г.)

Наводнения будут всегда, но правильное управление ими может значительно снизить их последствия.

(Ян Кубиш — Исполнительный секретарь Европейской экономической комиссии Организации Объединённых Наций, из предисловия к публикации «Управление риском трансграничных наводнений:

опыт региона ЕЭК ООН», 2009 г.)

1. Введение

Около 70% природных стихийных бедствий на земном шаре связаны с гидрометеорологическими явлениями и процессами. По числу жертв и причиняемым ущербам наводнения исторически занимают одно из первых мест в ряду стихийных бедствий и катастроф [2,20,41,47,50,60,81]. В последние годы участились катастрофические наводнения, усугубились их экономические, социальные и экологические последствия и выросло число вызванных ими человеческих жертв [16,20,33,36,42,47,62,66]. В этой и без того тревожной ситуации, фиксируемая изменчивость климата и ожидаемые его изменения, по мнению экспертного сообщества, могут привести к тому, что наводнения станут более частыми, масштабными и интенсивными [9,14,19,24,34,45,47,58,61,69].

С другой стороны, наводнения — это природные явления, которые приносили и будут приносить пользу: сезонное затопление пойм рек является необходимым для обеспечения благополучия экосистем рек, формирования новых мест обитания фауны, отложения ила и плодородного органического материала, а также для поддержания существования водно-болотных угодий.

Социальная и экономическая уязвимость при наводнениях определяются, главным образом, качеством планирования и управления жизнедеятельностью человека — быстрым и, часто, плохо организованным аграрным и промышленным освоением пойменных земель, высокими темпами урбанизации этих территорий, эффективностью работы систем раннего предупреждения, прогнозирования и реагирования на чрезвычайные ситуации при наводнениях и т. п. [1,16,23,27,47,60,81,86,87].

1.1. Исторические аспекты защиты от наводнений

Человек с древнейших времен стремился построить жилище и освоить плодородные земли в поймах и устьевых зонах крупных рек, впадающих в моря и океаны, территории щедро обеспеченные водой для жизни, ведения сельского хозяйства и транспортных связей с внешним миром. История освоения речных пойм и прибрежных зон морей и океанов непрерывно связана с многовековой историей борьбы человека с водной стихией и, прежде всего, с историей методов и средств защиты от наводнений. Эти методы и средства достаточно хорошо описаны в научной, технической и популярной литературе (см., например, раздел «История защиты от наводнений» [47], а также [50,65,79,85,92]).

Общепринято делить методы и средства защиты от наводнений на инженерные (или структурные) и неинженерные (или неструктурные) [16,47]. Традиционно сложившимися и доминантными в практических применениях, вплоть до середины XX века, были методы инженерной защиты, основанные на следующих мероприятиях:

регулирование и перераспределение стока в речном бассейне с помощью плотин и водохранилищ;

ограждение защищаемых территорий и объектов дамбами;

увеличение пропускной способности речных русел;

повышение отметок высот защищаемых территорий до незатопляемых уровней;

переброска части стока;

некоторые специальные приемы снижения опасности наводнений.

Достаточно подробные обзоры работ с описанием целей, классификаций и недостатков строительства и эксплуатации защитных гидротехнических сооружений (ГТС) можно найти в [16,41,47,81 и др.].

Многовековая практика борьбы с наводнениями показала, что значительная часть территорий пойм и прибрежных зон морей и океанов, подверженных периодическим или потенциально возможным затоплениям, не может быть обеспечена только инженерными системами защиты [16,47,81]. Более того, доказано, что одни только инженерные методы и средства защиты не могут остановить темпы роста ущербов от наводнений, а в ряде случаев, особенно при катастрофических наводнениях, обусловленных прорывами или разрушениями инженерных ГТС, такие ущербы увеличиваются кратно. Приведем лишь один, но очень яркий пример. При известном наводнении на реке Миссисипи в августе-сентябре 1993 года, более 1000 из 1300 дамб, предназначенных для задержки водных масс при наводнениях, были прорваны, включая мощные противопаводковые дамбы, защищающие такие крупные города, как Сент-Луис (см. приложение D [81]).

При таком положении дел для плохо защищенных или совсем не защищенных территорий, где отсутствуют противопаводковые ГТС, исключительную важность (см., например, [16,41,47,81]) приобретают неинженерные предупредительные стратегические и оперативные методы и средства защиты от наводнений. К таким направлениям защиты относятся:

контроль за хозяйственным использованием опасных зон;

организация оперативного оповещения и информирования органов управления и населения об опасности наводнения;

разработка и оперативное осуществление планов эвакуации людей и материальных ценностей из угрожаемых районов;

организация высокоэффективных гидрометеорологических наблюдений;

мониторинг и прогноз развития паводковых процессов;

вынос объектов из зон периодического затопления;

развитие программ страхования от наводнений;

организация координации и эффективного управления защитой от наводнений в речном бассейне.

Каждому из указанных выше мероприятий неинженерной защиты от наводнений, успешно применявшихся на практике со второй половины XX века, посвящено большое число специальных публикаций, обзоры которых можно найти в, например, работах [10,16,41,47,50,81,94]. В конце прошлого века, вместе с формулированием принципов интегрированного управления водными ресурсами (ИУВР) [48,68,81,90], было установлено (см., например, раздел 3 [77]), что методы и средства традиционной защиты от наводнений характеризуются существенными недостатками, поскольку:

эти методы ориентированы преимущественно на «контроль», а не «управление» наводнениями;

мероприятия по контролю наводнений часто осуществляются несогласованно и разрозненно;

мероприятия по контролю наводнений основаны на реагирование на ситуацию, а не на ее предупреждение;

упор в системах противопаводковой защиты делается, главным образом, на структурные (инженерные) мероприятия;

управленческие решения разрабатываются и применяются в рамках очень ограниченного числа дисциплин или областей применяемых знаний;

как правило, не учитывается текущая и перспективная динамика морфологических характеристик рек;

редко учитываются уроки, вынесенные из ошибок в прошлом.

Интегрированный подход к управлению наводнениями, принимающий во внимание, как возможности, предоставляемые поймами для социально-экономической деятельности, так и управления рисками, и являющийся жизненно важным для устойчивого развития бассейнов рек начал интенсивно развиваться и применяться с начала текущего столетия [41,60,62,66,77,81,86,89].

1.2. Интегрированное управление наводнениями

Интегрированное управление наводнениями (ИУН) объединяет процессы развития земельных и водных ресурсов в речном бассейне в контексте интегрированного управления водными ресурсами [41,68,71,72,94] с целью максимально эффективного использования пойм и сведения к минимуму случаев гибели людей и имущества. ИУН должно быть открытым, прозрачным, всеохватывающим и коммуникативным; оно должно предусматривать децентрализацию процесса принятия решений, включать общественное обсуждение и участие представителей заинтересованных сторон в процессе планирования и реализации [77,89].

ИУН требует концептуального отказа от традиционного фрагментарного подхода к управлению наводнениями (в отечественной литературе (см. например [2,16,46]) — к защите от наводнений), который на практике часто оказывается малоэффективным (см. раздел «Заключение» [16] и приложение D [81]).

ИУН требует не только концептуального отказа от традиционного фрагментарного подхода, но и способствует эффективному использованию ресурсов речного бассейна в целом, с применением при этом стратегий по сохранению или увеличению продуктивности пойм, обеспечивая одновременно защитные меры от потерь, вызываемых наводнениями [77,89].

Устойчивое и эффективное управление водными ресурсами требует целостного подхода, увязывающего социально-экономическое развитие с защитой природных экосистем и обеспечивающего надлежащие связи на управленческом уровне между землепользованием и водохозяйственной деятельностью. Поэтому обеспечение готовности к бедствиям, обусловленным такими связанными с водой явлениями, как наводнения и засухи, должно обязательно стать элементом управления водными ресурсами, поскольку такие бедствия являются важным фактором, который необходимо учитывать при обеспечении устойчивого развития бассейнов рек [16,41,77,89].

Целостный подход к планированию и управлению, связанный с чрезвычайными ситуациями, является предпочтительным по сравнению с подходом, определяемым конкретным опасным явлением, и ИУН должно быть частью более широкой системы учета различных факторов риска и управления этими рисками. Такой подход способствует структурированному обмену информацией и формированию эффективных организационных взаимосвязей. При планировании ИУН достижение общей цели устойчивого развития требует координации процессов принятия решений любого количества органов власти и организаций, занимающихся вопросами развития. При принятии любого решения, которое влияет на гидрологические характеристики бассейна, должны приниматься во внимание все остальные аналогичные решения [41,66,77,87,89].

1.3. Ассоциированная программа управления наводнениями. Международная инициатива по наводнениям

В августе 2001 года Всемирная метеорологическая организация (ВМО) и Глобальное водное партнерство (ГВП) учредили Ассоциированную программу управления наводнениями (АПУН, англ., APFM, http://www.apfm.info) для целевой поддержки стран-членов в деле внедрения интегрированного управления наводнениями, как нового целостного подхода к управлению наводнениями, в том числе в трансграничном аспекте. Комитет по управлению АПУН организовал работу над программой в формате этапов: этап I, август 2001-июль 2006 гг., этап II, август 2006-март 2010гг., этап III, апрель 2010 — июль 2014 гг., этап IV, начиная с августа 2014 г.

ВМО и ГВП, с участием более двух десятков организаций-партнеров, с помощью АПУН, определяют концептуальные начала и руководящие принципы интегрированного управления наводнениями.

С момента первой публикации концептуального документа «Интегрированное управление наводнениями» в 2003 году он стал базовым справочным документом, в котором ИУН описывается в качестве практически осуществимого варианта политики в области устойчивого развития. Второе и третье, пересмотренные и дополненные издания концепции ИУН были опубликованы в 2006 и 2009 [77] годах, соответственно. Серия публикаций на тему «Политика управления наводнениями», изданных в рамках АПУН, включает в себя следующие сборники:

Законодательные и институциональные аспекты ИУН (WMO No 997, 2006);

Социальные аспекты и вовлечение представителей заинтересованных сторон в ИУН (WMO No 1008, 2006);

Аспекты охраны природы при ИУН (WMO No 1009, 2006);

Экономические аспекты ИУН (WMO No 1010, 2007).

Значительное внимание в деятельности АПУН уделяется вопросам разработки и предоставления пользователям инструментария управления наводнениями (раздел TOOL SERIES на сайте www.apfm.info). При этом основные усилия экспертов программы сосредоточены на подготовке серии отчетов об инструментальных средствах, которые включают в себя руководящие материалы (руководства, регламенты и наставления), предназначенные для практиков, занимающихся управлением наводнениями. Особенно впечатляющий по количеству и содержанию технических отчетов АПУН, является серия «Инструментарий ИУН», которая включает в себя следующие выпуски:

1. Разработка бассейнового плана управления наводнениями (выпуск 1, март 2007г., 26 с.);

2.Проведение оценок ущербов от наводнений (выпуск 2, июнь 2013г., 48с.);

3. Применение оценок состояния окружающей среды при управлении наводнениями (выпуск 3, июнь 2013г., 50 с.);

4. Организация участия общественности в управлении наводнениями (выпуск 4, март 2008г., 27 с.);

5. Эксплуатация водохранилищ и регулирование стока (выпуск 5, июнь 2011г., 60 с.);

6. Управление рисками городских наводнений (выпуск 6, март 2008г., 44 с.);

7. Роль планирования землепользованием в управлении наводнениями (выпуск 7, март 2007г., 39 с.);

8. Разделение рисков в управлении наводнениями (выпуск 8, июнь 2013г., 56с.);

9.Управление наводнениями в условиях изменяющегося климата (выпуск 9, август 2009г., 32 с.);

10. Интегрированное управление наводнениями, как адаптационный инструмент при изучении конкретных случаев изменения климата (выпуск 10, февраль 2011г., 54 с.);

11. Планирование чрезвычайных ситуаций при наводнениях (выпуск 11, февраль 2011г., 38 с.);

12. Управление рисками, связанными с наносами (выпуск 13, март 2011г., 53с.);

13. Охрана и восстановление рек и пойм (выпуск 13, май 2012г., 62 с.);

14. Управление городскими наводнениями при изменении климата (выпуск 14, февраль 2012г., 54 с.);

15.Защита от наводнений (выпуск 15, май 2012г., 46 с.);

16. Управление ливневыми паводками (выпуск 16, май 2012г., 44 с.);

17. Управление наводнениями в дельтах рек и прибрежных зонах морей (выпуск 17, май 2012г., 62 с.);

18. Управление трансграничными наводнениями (выпуск 18, март 2013г., 62 с.);

19. Прогнозирование и раннее предупреждение наводнений (выпуск 19, май 2013г., 84 с.);

20. Картирование наводнений (выпуск 20, ноябрь 2013г., 88 с.).

Значительно скромнее на сайте АПУН представлен высокотехнологичный инструментарий средств компьютерного моделирования, которые рекомендуется использовать при управлении наводнениями. В соответствующем разделе сайта, названном «Полезное программное обеспечение» (Useful software) представлены две позиции:

1.Инструменты для оценок:

RLAT — инструмент для быстрой правовой оценки;

Flood Resilience PORTAL — платформа, которая позволяет проводить исследования и оценки рисков наводнений.

2. Программное обеспечение для гидравлического моделирования:

Mike-21-компьютерная двумерная (2D) система, разработанная Датским Гидравлическим Институтом;

KALYPSO — программная платформа с модулями: гидрология, расчет профиля и поверхности воды, 1D/2D моделирование, расчет рисков и планов эвакуации.

Следует подчеркнуть, что в преамбуле к соответствующему разделу сайта АПУН отмечается, что представленный список программных средств не является исчерпывающим и в него включены только те высокотехнологичные компьютерные продукты, которые разработаны основными партнерами АПУН.

В 2009 году ВМО и более чем 20 организаций-партнеров создали Службу поддержки интегрированного управления наводнениями (см. раздел Helpdesk на сайте www.apfm.info), через которую странам и бассейнам рек, желающим взять на вооружение концепцию ИУН, предоставляется информация о политике и стратегии управления наводнениями и об институциональном развитии в связи с наводнениями. Деятельность службы поддержки предусматривает не только проведение разъяснительной работы, формирование политики и определение направлений реализации, но и разработку необходимых для их поддержания программ развития потенциала. Замечательным ресурсом Службы поддержки является доступ к 10 платформам тематического электронного дистанционного обучения (E-learning), в области планирования и управления водными ресурсами, которые поддерживаются ведущими университетами мира и рядом международных организаций.

Концепция интегрированного управления наводнениями является основополагающей в деятельности еще одной, весьма авторитетной организацией — Международной инициативы по наводнениям (МИН, англ. IFI, http://www.ifi-home.info). Эта организация учреждена ЮНЕСКО и ВМО, совместно с Советом союза университетов (UNS) и Международной стратегией по снижению бедствий (IAHS). Ее деятельность сосредоточена на научных исследованиях, организации информационных сетей, образовании и обучении, оказании поддержки профессиональным сообществам, обеспечении технической помощи и руководства в сфере управления наводнениями. Важным результатом деятельности МИН является организация и проведение международных конференций по управлению наводнениями (ICFM), в том числе в 2000 г. в Германии, в 2002 — в Китае, в 2005 — в Нидерландах, в 2008 — в Канаде, в 2011 — в Японии, в 2014 — в Бразилии. Труды этих конференций можно найти на сайте http://www.ifi-home.info.

1.4. Цель обзора. Рекомендации читателю

Цель нашей работы состоит в том, чтобы ознакомить читателя с набором кратких обзоров (синопсисов), избранных публикаций и материалов, отражающих характерный для начала XXI века переход от традиционной весьма ограниченной парадигмы простой «защиты от наводнений» к инновационному подходу — интегрированному управлению наводнениями, основной задачей которого является сведения к минимуму человеческих жертв, а также экономического и экологического ущерба, приносимого наводнениями, с одновременным максимальным повышением эффективности использования пойменных территорий в указанной выше проблемной области. Эти синопсисы объединены в общий обзор, состоящий из двух частей: «Базовые принципы ИУН» (разделы 2.1—2.4) и «Высокотехнологичный инструментарий ИУН» (разделы 3.1—3.4). При подготовке обзора, который можно рассматривать в качестве учебного пособия и введения в рекомендации по применения интегрированного управления наводнениями, мы исходно ориентировались на широкий круг читателей. Это и лица, принимающие решения (ЛПР) — политики, руководители различных уровней, планировщики и проектировщики в сфере управления водными ресурсами, обеспечения устойчивого развития и безопасности жизнедеятельности населения регионов, подверженных воздействию наводнений. Это, конечно, представители заинтересованных сторон (ПЗС) — активисты структур гражданского общества и неправительственных организаций, ориентированных на решение проблем устойчивого развития, безопасности населения и охраны окружающей среды паводкоопасных территорий, представителей соответствующий научных и образовательных сообществ и, наконец, люди, которые просто интересуются вопросами: «Что делать с наводнениями?», «Можно ли ими управлять и как?».

Для лучшего понимания содержания нашего обзора, рекомендуем читателю «иметь под рукой» в качестве базовых учебных пособий и справочников две сравнительно недавно опубликованные монографии: «Катастрофические наводнения начала XXI века: уроки и выводы» (авторы: Воробьев Ю. А., Акимов В. А., Соколов Ю. И. — представители руководящего состава МЧС России, год выпуска — 2003, объем — 352с.) и «Наводнения по континентам и странам мира» (автор: Таратунин А. А. — представитель водохозяйственного комплекса России, год выпуска — 2011, объем 240с.).

Что касается первой монографии [16], то мы настоятельно рекомендуем читателям внимательно, «с карандашом в руке», прочитать (или перечитать) первую главу этой книги, в которой профессионально точно и эмоционально адекватно описаны генезис, динамика, меры по защите и последствия катастрофических наводнений в Якутии (май 2001 г.), в Иркутской области (май-июнь 2001г.), в Приморье (август 2001 г.), на Кубани (январь 2002г.), на Юге России (июнь-июль 2002г.), на Черноморском побережье Краснодарского края (август 2002 г.) и в Западной Европе (август-сентябрь 2002г.). Именно в этой главе авторы констатируют: «По числу жертв и ущербу, причиняемому обществу, наводнения занимают первое место среди стихийных бедствий, вместе с тем, как это ни парадоксально, единой общепринятой концепции защиты от наводнений паводкоопасных территорий пока нет». Подчеркнем, что именно в 2003 году, то есть в год издания монографии [16], ВМО и ГВП в рамках АПУН выпустили первое издание концептуального документа «Интегрированное управление наводнениями».

В небольших по объему последующих двух главах монографии [16] обсуждается вопрос оценок ущербов и финансирования работ по ликвидации последствий стихийных бедствий (глава 2) и описаны моральные, социальные, экологические, и санитарно-эпидемиологические последствия наводнений (глава 3). Глава 4 монографии [16] «Защита от наводнений» является центральной с точки зрения интересующей нас проблемной области — управления наводнениями. Теоретический уровень представления материалов двух основных разделов этой главы: инженерные способы защиты и неинженерные способы защиты вполне соответствуют мировому уровню на 2003 год. Читателям рекомендуется использовать в качестве учебных материалов отлично написанные обзоры о постановке дела со страхованием опасности наводнений в США (см. 4.2.1 [16]) и системах раннего предупреждения о наводнениях в США и ряде странах ЕС (см. 4.2.4. [16]). Реальная картина осуществления в РФ мероприятий по защите от наводнений на основе анализа катастрофических наводнений 2001—2002 гг. описана в главе 4 с исчерпывающей полнотой и является преимущественно удручающей. Последнее нашло свое отражение в заключении монографии [16], где четко указаны как основные причины, усугубившие разрушительные последствия наводнений 2001—2002 гг., так и «частные уроки», получившие от авторов [16], оценку «неуд». К числу упомянутых основных причин отнесены: «неподготовленность общей системы водохозяйственных служб, отсутствие заблаговременного оповещения органов управления и населения о приближающемся бедствии, а также неразбериха среди собственников водных бассейнов, которая возникала всегда, когда вставал вопрос «кому заниматься очисткой рек?». Общее число так называемых «частных уроков», перечисленных в заключении [16] составляет около 30. Мы рекомендуем читателю попытаться тщательно проанализировать и осознать каждый из этих уроков. Предложения по решению проблем наводнений в РФ, содержащиеся в заключении [16] (всего 11 позиций), носят, на наш взгляд, хорошо обоснованный характер, но их практическая реализация в рамках парадигмы ИУН сильно зависит от общего перехода страны на принципы и технологии интегрированного управления водными ресурсами [13,28,29,41,68,72,73,94].

Следующая монография «Наводнения по континентам и странам мира» [47], на которую нам хотелось бы обратить внимание читателя, принадлежит перу профессионального гидролога, к.т. н. А.А. Таратунина и предназначена, в первую очередь специалистам, работающим в водохозяйственных структурах России. Напомним, что в 2000 году вышла в свет книга А. А. Таратунина «Наводнения на территории Российской Федерации», второе издание которой, исправленное и дополненное, опубликовано в 2008 году [46]. Материалы первой части монографии [47], посвященные подробному обзору отечественной научной литературы по классификации наводнений (как по условиям формирования, так и по степени социально-экономического воздействия), анализу и истории защиты от наводнений, оценкам и причинам роста ущербов от наводнений, могут служить для наших читателей, как хорошим учебным пособием, так и справочником по хронике выдающихся наводнений по странам и континентам (см. приложение 1 [47]).

Вместе с тем, во второй части книги [47], посвященной анализу современных методов защиты и руководящих принципов снижения ущербов от наводнений, автор подчеркнуто излагает «свое видение в совершенствовании защиты от наводнений» (стр.5 [47]). Как результат, такие разделы монографии (изданной в 2011 году!) как «Разработка и принятие единой международной концепции защиты и снижения ущербов от наводнений» и «Внедрение ГИС технологий в оперативное управление при возникновении угроз от наводнений» оказались «лишенными» каких либо ссылок на весьма результативные усилия мирового профессионального сообщества по переходу на принципы и технологии интегрированного управления наводнениями (см. сайты АПУН: http://www.apfm.info и МИН: http://www.ifi-home.info).

Среди результатов исследования различных аспектов проблем наводнений, полученных за последние годы институтами РАН, кратко отметим следующие позиции.

В 2006 году сотрудники Института водных проблем (ИВП) РАН д.г. н. Добровольский С. Г. и к. г. н. Истомина М. Н. опубликовали монографию «Наводнения мира» [20], в которой впервые в мировой научной литературе анализируется количественная информация о наводнениях в глобальном масштабе и дается подробный исторический обзор сведений о наводнениях. Вопросы защиты от наводнений или об управлении наводнениями в этой монографии не обсуждаются.

В июне 2011 года на заседании бюро Отделения наук о Земле РАН был заслушан и обсужден доклад академика О. Ф. Васильева «О необходимости создания современных систем оперативного прогнозирования половодий и паводков на реках». Содержание этого доклада подробно изложено в статьях [10,11]. В указанном докладе и последующих публикациях [10,11] обоснованы актуальность проблемы создания в РФ высокотехнологичных информационно-моделирующих систем краткосрочного (оперативного) прогнозирования половодий и паводков и подчеркнута особая важность её решения для целей своевременного предупреждения населения об опасности наводнения, времени его наступления и обеспечении эффективной работы федеральных, региональных и местных органов власти, организаций Росгидромета, МЧС, водного хозяйства и гидроэнергетики. Рекомендуем читателю внимательно ознакомиться с разделом «Опыт решения проблемы в странах европейского сообщества» статьи [10], где, в частности, кратко представлены результаты осуществления двух проектов: «Европейская система прогнозирования наводнений» (EFFS) и «Европейская система предупреждения о наводнениях» (EFAS). Проведя сопоставление состояния работ по созданию систем оперативного прогнозирования половодий и паводков в РФ и за рубежом (США и страны ЕС), авторы [11] приходят к выводу, «что в настоящее время мы запаздываем с работами в этой области примерно на 15—20 лет. Это относится и к созданию систем для управления пропуском паводков через створы гидроэлектростанций. Насколько нам известно, какой-либо единой программы развертывания работ по этому важному направлению, в которой были бы определены цели, подходы к решению проблемы, основные ее разделы, состав участников и пути финансирования, в нашей стране нет, как нет и какой-либо координации действий в этой области».

Мы также рекомендуем читателю не пожалеть времени на знакомство с весьма содержательным интервью заместителя директора ИВП РАН, д.ф.-м. н. А.Н. Гельфана по поводу катастрофического ливневого паводка в Крымске 7.06.2012 г. (http://onznews.wdcb.ru/interwiew/intw_audio1203.html) и с интервью директора этого института, член-корр. РАН, д.э. н. В.И. Данилова-Данильяна — по поводу катастрофического наводнения в бассейне реки Амур в июле-августе 2013 года (http://poisknews.ru/theme/science/8562/?print).

Полезным для нашего читателя будет знакомство с результатами работ последних лет консорциума специалистов ОАО «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений» и сотрудников кафедры гидрологии МГУ им. М. В. Ломоносова, представленными, например, в [3,4,6,49,53 и др.]. Работа этого консорциума привела к созданию и успешному практическому применению российских лицензионных программных комплексов: «FLOOD» (свидетельство об официальной регистрации №2002610941. М.: 2002, авторы: Беликов В. В., Милитеев А. Н.), «RIVER_1D» (свидетельство об официальной регистрации №2014612182. М., 2014, авторы: Беликов В. В., Кочетков В. В.), «STREAM_2D» (свидетельство об официальной регистрации №2014612181. М., 2014, авторы: Беликов В. В., Кочетков В. В.), которые могут быть адаптированы для численных расчетов характеристик различных типов наводнений с учетом урбанизации пойменных территорий и естественно-природных и техногенных деформаций речных русел. Примеры описания успешных применений указанных комплексов для моделирования заторных наводнений в районе г. Томск, наводнений на реках Северная Двина (район г. Великий Устюг), Томь (район г. Междуреченск) и Амур (район г. Благовещенск), и катастрофического ливневого паводка в г. Крымске 6—7 июля 2012 г. читатель может найти в работах [49,53,4], соответственно.

Характерным для всех упомянутых выше отечественных монографий, статей и докладов является отсутствие ссылок на публикации, в которых обсуждаются проблемы перехода от традиционной фрагментарной защиты к инновационному интегрированному управлению наводнениями (см. сайты АПУН и МИН, а также [41,66,77,81,87,89]). Вместе с тем, необходимо отметить недавнее появление на сайте Тематического сообщества по проблемам больших плотин: www.solex-un.ru/dams/obzory/ges-pavodki обзора «Сравнение роли ГЭС и других средств минимизации последствий паводков» (составители обзора: С. И. Забелин Е. В. Лебедева А. С. Мартынов и С. А. Мартынов, дата публикации:14 апреля 2014г.) с разделом «Мировая практика управления наводнениями». В этом разделе имеются ссылки на сайт АПУН (www.apfm.info) и публикации Европейской экономической комиссии ООН [23,89].

Выбор публикаций, вошедших в обзор

Выбор основных публикаций, вошедших в настоящий обзор проводился в едином понятийном пространстве на методологическом базисе, состоящем из трех компонентов:

I. принципы и инструментарий интегрированного управления водными ресурсами (ИУВР) [29,32,41,55,59,68,70,72, 76,81],

II. системы поддержки принятия решений при управлении речными бассейнами (СППР ИУРБ) [5,7,14,21,22,25,39,40,66,73,75, 81,84,87,91],

III. междисциплинарный прикладной системный анализ водных ресурсов (ПСА ВР) [37,38,40,44,81].

Главные принципы ИУВР были определены в Дублине в 1992 г. на Международной конференции по проблемам воды и окружающей среды и они заключаются в том, что: а) ресурсы пресной воды не бесконечны, вода — основа жизни и устойчивого развития общества; б) развитие и управление водными ресурсами должно равномерно распределяться между теми, кто пользуется водой, теми, кто планирует и принимает решения на всех уровнях; в) вода имеет экономическую стоимость и должна восприниматься как экономическое благо [29,32,68,81,90]. Эти принципы получили одобрение для приоритетного практического применения на состоявшейся в Рио-де-Жанейро встречи на высшем уровне «Планета Земля» (Организация Объединенных Наций, 1993 г.). Последующие совещания (в первую очередь, Всемирная встреча на высшем уровне по устойчивому развитию в Йоханнесбурге в 2002 г.) еще раз подчеркнули, что ИУВР является необходимым условием устойчивого развития [29,48,68,81].

Концепция ИУВР основывается на ряде ключевых принципов, которые и определяют ее практическую сущность. В обобщенном виде эти принципы заключаются в следующем:

управление водными ресурсами осуществляется в пределах гидрографических границ, в соответствии с морфологией конкретного речного бассейна;

управление предусматривает учет и использование всех видов водных ресурсов (поверхностных, подземных и возвратных вод), принимая во внимание климатические особенности регионов;

тесная увязка всех видов водопользования и всех участвующих в управлении водными ресурсами организаций по горизонтали между отраслями и по вертикали между уровнями водохозяйственной иерархии;

общественное участие не только в управлении, но и в планировании и развитии водохозяйственной инфраструктуры;

приоритет природоохранных требований в деятельности водохозяйственных органов;

нацеленность на водосбережение и борьбу с непродуктивными потерями воды водохозяйственными организациями и водопользователями; управление спросом на воду, наряду с управлением ресурсами;

информационное обеспечение, открытость и прозрачность системы управления водными ресурсами;

экономическая и финансовая стабильность управления.

Согласно позиции Глобального водного партнерства [68] «Интегрированное управление водными ресурсами — это процесс, который способствует скоординированному освоению и регулированию водных, земельных и связанных с ними ресурсов в целях извлечения на равной основе вытекающей из этого максимальной пользы с точки зрения экономического и социального благосостояния, без ущерба для устойчивости важнейших экосистем». Глобальное водное партнерство [68—72] интерпретирует «интегрированное управление» как понятие, включающее в себя развитие и управление. Устойчивое и эффективное управление водными ресурсами требует целостного подхода, связывающего социально-экономическое развитие с защитой природных экосистем и обеспечивающего надлежащие связи на управленческом уровне между землепользованием и водохозяйственной деятельностью. Поэтому обеспечение готовности к бедствиям, обусловленным такими связанными с водой явлениями, как наводнения и засухи, должно стать элементом интегрированного управления водными ресурсами, поскольку такие бедствия являются важным фактором, который необходимо учитывать при обеспечении устойчивого развития.

Таким образом, базовые принципы перехода к ИУН должны рассматриваться на основе и как неотъемлемая составная часть ИУВР, что и явилось причиной выбора публикаций [66,77,81,89] для подготовки синопсисов раздела 2 нашего обзора.

Наша рекомендация тем читателям, которые захотят улучшить свое понимание принципов и инструментария ИУВР — выберите в качестве исходного учебного пособия «Курс интегрированного управления водными ресурсами в Российской Федерации», разработанный в 2009—2011гг. объединенной командой российских и голландских ученых и преподавателей [29]. В качестве полезного дополнительного учебного материала читателям рекомендуется использовать перевод на русский язык книги «Вместе учимся совместному управлению — развитие участия в управлении водными ресурсами», подготовленную командой проекта «HarmoniCOP», объединяющей представителей 15 университетов и организаций стран ЕС [12]. В качестве следующей ступени обучения мы рекомендуем читателям проработку двух руководств, подготовленных Глобальным водным партнерством: «Руководство по ИУВР в бассейнах рек» [71] и «Инструментальный ящик ИУВР. Совместное использование знаний для справедливого, действенного и устойчивого управления водными ресурсами» [72].

Важным элементом практического внедрения принципов ИУВР является создание информационно-моделирующего инструмента, способного обеспечить устойчивое управление системой водных ресурсов. Опыт внедрения на практике принципов ИУВР, накопленный в США (http://cdss.state.co.us) и ЕС (http://www.europa.eu.int/comm/environment/water/water-framework/index_en.html; http://www.bafg.de; http://www.wem.ctw.utwente.nl) однозначно свидетельствует, что таким инструментом может быть инновационная методология создания высокотехнологичных полноструктурных систем поддержки принятия решений при интегрированном управлении речным бассейном (СППР ИУРБ), которые могут быть использованы для поддержки процесса принятия политических, стратегических и тактических (оперативных) решений [73,81]. В СППР ИУРБ структурированный и интегрированный подход к управлению речным бассейном объединяется с достижениями в области информационных технологий, такими как географические информационные системы (ГИС), имитационные и оптимизационные компьютерные модели, приводя в результате к инструменту, который дает возможность обрабатывать, анализировать, прогнозировать и предоставлять информацию о пространственно-временных переменных системы водных ресурсов. СППР помогает ЛПР, распознавать какая информация является значимой на любом заданном этапе процесса принятия решения. С помощью такой информации может быть улучшено качество анализа эффективности различных мероприятий, которые вырабатываются в процессе принятия решений. С одной стороны эти мероприятия связаны с содержимым стратегии ИУВР, таким как анализ решаемых проблем, прогнозирование будущих состояний, планирование и проверка альтернатив, оценка воздействий, сравнение и ранжирование альтернатив. С другой стороны, эти мероприятия включают в себя такие процессообеспечивающие действия как информационное взаимодействие (интерактивность) и соучастие представителей заинтересованных сторон в процессе принятия решений.

Общая конфигурация СППР ИУРБ, как открытой системы коллективного пользования для планирования и управления водными ресурсами, включает в себя ряд уровней (функциональных систем) и блоков [5,39,73,81].

К уровню 1 относится измерительно-коммуникационная система с блоками: данные дистанционного зондирования земли (ДЗЗ), метеорологических, гидрологических гидрохимических и гидробиологических наблюдений на сети станций и постов (включая on-line данные автоматических станций раннего предупреждения об опасных явлениях и процессах), данные контроля за работой гидротехнических сооружений, данные инженерно-полевых изысканий русловых процессов, информация о точечных и диффузионных источниках загрязнения водных объектов и т. п.

Уровень 2 образует информационная система с блоками: ГИС, базы исторических и оперативных данных о системе природных ресурсов, о социально-экономической и административно-институциональных системах, базы знаний и правил.

Уровень 3 составляет моделирующая система с блоками: модели природных систем, социально-экономические модели, модели управления водопотреблением и водопользованием, модели техногенных воздействий и источников загрязняющих веществ, модели землепользования, модели урбанизированных территорий и т. п.

Наконец, к уровню 4 относится экспертно-аналитическая система с блоками сервисных программ: диагноза и развития ССПР, разработки стратегий, оценок и нормирования.

Рубежными в современной истории создания и эксплуатации СППР ИУРБ, общее количество которых насчитывает многие десятки, если не первые сотни, в мире, являются, по нашему мнению, 1993 и 2013 годы. В 1993 году началась разработка вероятно первой в мире СППР ИУРБ для участка реки Колорадо на территории штата Колорадо (США), которая была сдана в эксплуатацию в 1998 году. К 1913 году в штате Колорадо поэтапно «бассейн за бассейном» была разработана и успешно функционирует единая сеть СППР для интегрированного управления всеми бассейнами основных рек штата (см. сайт http://cdss.state.co.us).

В 2013 году технический Комитет Глобального Водного Партнерства (www.gwp.org) опубликовал отчет «Роль систем поддержки принятия решений и моделей в интегрированном управлении речными бассейнами» [73], обобщающий знания и опыт партнеров ГВП в указанной проблемной области и предназначенной в качестве практического руководства при разработке и верификации инструментальных средств типа СППР и информационно-моделирующих систем, призванных помочь ЛПР и ПЗС в деле реализации принципов и инновационных технологий ИУВР.

Понятие СППР ИУРБ не используется в Водном кодексе 2006 г. [15] и Водной стратегии Российской Федерации на период до 2020 года [13]. Вместе с тем отдельные попытки разработки СППР предпринимались в нашей стране чаще всего в исследовательских вариантах и в рамках международных проектов [5,7,8,25,39 и др.]. Однако, в своем выступлении на Всероссийской конференции «Водные проблемы крупных речных бассейнов и пути их решения» (6—11 июня 2009 года, г. Барнаул) советник РАН, академик О. Ф. Васильев подчеркнул: «Россия отстает от США в разработке и реализации СППР управления речными бассейнами приблизительно на 20 лет. Несомненно, приоритетной задачей в области инновационного управления водными ресурсами нашей страны является задача ликвидации этого отставания».

Читателям заинтересованным в получении информации доступного уровня об ИУВР и СППР ИУРБ, включая описание результатов реализации конкретного проекта СППР для ИУВР Санкт-Петербурга и Ленинградской области, рекомендуем обратиться к монографии [5].

В нашем обзоре проблемы разработки и эксплуатации СППР ИУРБ, включая примеры применения СППР ИУН, обсуждаются в разделах 3.1 и 3.2, а так же упоминаются в разделах 2.1 и 2.4.

«Интеллектуальным» ядром СППР ИУРБ, позволяющим прогнозировать переменные системы водных ресурсов и проводить анализ сценариев на тему «Что будет, если…?» относительно факторов внешних воздействий (например, изменения переменных климата; изменения параметров растительного покрова; строительство гидротехнических сооружений и т.п.) является моделирующая система СППР [5,25,26,43,63,81,91]. Методологической основой разработки моделирующей системы служит междисциплинарный прикладной системный анализ водных ресурсов (ПСА ВР) [37,38,44,73,81,95 и др.]. Сравнительно простой вариант прикладного системного анализа водных объектов/экосистем [38,44] включает интегрированную реализацию следующих этапов: реальный объект — экспериментальное и теоретическое изучение объекта — феноменологическая/концептуальная модель — математическая модель — имитационная/численная модель — испытание модели (калибровка, верификация, анализ чувствительности и неопределенностей) — анализ результатов моделирования — получение новых знаний об объекте.

В нашем обзоре методология применения ПСА ВР для создания моделирующих компонентов СППР представлена в разделах 3.1, 3.2 и 3.4.

О системном определении понятия «наводнение»

Раздел 1.1 монографии [20] носит название «Понятие „наводнение“: природные и социально-экономические аспекты». В этом разделе авторы [20] обсуждают две исторически сложившиеся группы в определении понятия «наводнение». К первой группе они относят формулировки, в которых под наводнением понимается стихийный природный процесс, выражающийся в физическом затоплении суши в результате подъема уровня воды в реке, озере или море [17,30,31]. Ко второй группе авторы [20] относят определения, в которых под наводнением понимается затопление используемых человеком земель, в результате чего причиняется социально-экономический ущерб [2,27,35].

В нашем определении понятия «наводнение» мы воспользуемся фундаментальным представлением [81] о том, что систему водных ресурсов (СВР) при решении проблем планирования и управления, можно рассматривать как «продукт» взаимодействия системы природных ресурсов (СПР), социально-экономической системы (СЭС) и административно-институциональной системы (АИС). Подробное аналитическое описание характеристик СПР, СЭС и АИС и их взаимодействия можно найти в приложении Е монографии [81]. В результате такого представления под наводнением будем понимать: «Временное природное или природно-техногенное затопление территории, освоенной человеком для проживания и различных хозяйственных целей, вызывающее отрицательные последствия социально-экономического характера (включая, гибель людей, эвакуацию населения, материальный и нематериальный ущербы) и требующее применения эффективных методов и средств административно-институционального характера (включая принципы и инструментарий интегрированного управления наводнениями). Таким образом, в данном определении понятия «наводнение», в отличие от определения второй группы, подчеркивается принципиальная важность высокоэффективного управления наводнениями и ответственность ЛПР (читай, государство) и ПЗС (читай, институты гражданского общества) за обеспечение такого управления.

Примечание: технические переводы на русский язык публикаций, указанных в заголовках разделов 2.1, 2.4 — 3.3, выполнил первый автор этой книги. Им также выполнено редактирование текстов переводов на русский язык (см. сайты www.apfm.info и www.unece.org) публикаций, синопсисы которых содержатся в разделах 2.2 и 2.3.

2. Обзор избранных публикаций на тему «Базовые принципы интегрированного управления наводнениями»

2.1. Управление наводнениями. Синопсис приложения D монографии Д. П. Лоукса и Е. ван Бика «Планирование и управление системами водных ресурсов. Введение в методы, модели и приложения». Издание UNESCO and WLI Delft Hydraulics, 2005г

Оглавление приложения D

1. Введение

2. Управление наводнениями в Нидерландах

2.1. Частота наводнений и защита от них

2.2. Бассейн реки Рейн

2.3. Проблемы и решения

2.4. Управление риском

2.4.1. Регулирование стока

2.4.2. Меры по увеличению пропускной способности реки

2.4.3. «Зеленые реки»

2.4.4. Использование существующей сети водотоков

2.4.5. Общая картина

2.5. Борьба с неопределенностями

2.6. Итоги

3. Управление наводнениями на Миссисипи

3.1. Общая история

3.2. Другие соображения

3.3. Взаимодействия между группами пользователей

3.4. Разработка стратегий управления наводнениями

3.5. Роль правительства и неправительственных организаций

4. Снижение риска затопления

4.1. Противопаводковая емкость водохранилища

4.2. Пропускная способность русла

4.3. Оценка риска разрушения дамб

4.4. Ежегодный ожидаемый ущерб от разрушения дамб

4.4.1. Анализы, основанные на рисках

5. Поддержка принятия решений и прогноз

5.1. Моделирование поймы

5.2. Интегрированное 1D — 2D моделирование

6. Выводы

7. Список литературы

В приложении D [81], состоящего из введения, 5 разделов, выводов и списка цитируемой литературы, обсуждаются вопросы эволюции методов и средств управления наводнениями в Нидерландах и США и подходы к управлению поймами, разработка которых в Европе и Северной Америке, была мотивированна событиями экстремальных наводнений в середине 1990-х и в начале 2000-х гг.

В преамбуле приложения D отмечается, что наводнения во всех случаях затрудняют освоение и развитие территорий речных пойм. Любое число защитных гидротехнических сооружений (ГТС) не исключает ущербов, наносимых потоками паводковых вод, а также связанных с ними наносов грязи, обломков и загрязняющих веществ. Следовательно, вызов заключается в том, что необходимо быть заранее готовым к управлению наводнениями и к смягчению результирующего ущерба, когда наводнения произойдут. Вкратце, это означает, что заранее должно быть подготовлено достаточное аккумулирующее пространство для приема избыточных вод, если наводнения произойдут, и это пространство должно оставаться доступным даже тогда, когда наводнений не будет. Проблема заключается в том, чтобы найти такое сочетание свободного пространства и хозяйственного использования пойменных земель, которое обеспечивает наибольшие результатирующие потенциальные финансовые, экологические и социальные выгоды, получаемые от такого сочетания.

1. Введение

Во введении авторы напоминают читателю, что «Наводнения — это природные события. Ущерб от наводнений обычно является результатом того, что люди и их строения размещаются на пространстве, необходимом для приема избытка воды. При наступлении наводнения, как это хорошо известно, происходит затопление объектов, построенных людьми. Чем больше объем этих объектов, занимающих пространство, необходимое наводнениям, тем выше будут уровни воды при наводнениях и тем больше будут затапливаемые площади. События наводнений происходят не так часто, чтобы постоянно напоминать людям, что пойменные земли могут быть и будут затоплены».

Далее во введении представлено краткое описание катастрофических наводнений 2002 г. в Центральной Европе, Азии и ряде стран Латинской Америки и Африки с указанием числа жертв и нанесенного ущерба. Важным представляется вывод авторов: «Несмотря на то, что во второй половине прошлого века были проведены значительные исследования и выработаны практические рекомендации по проблемам планирования и управления наводнениями и несмотря на увеличение средств, потраченных на защитные ГТС, ежегодный ущерб от наводнений возрастает почти повсеместно».

Сильнейшие за последнее десятилетие прошлого века наводнения имели место на р. Миссисипи и некоторых ее притоках в центральной части США (1993 г.) и на р. Рейн (1993 и 1995 гг.). Обе реки — крупнейшие водные пути многоцелевого назначения, которые используются, в том числе и для перевозок грузов на баржах, что имеет первостепенное значение для экономики регионов, где протекают эти реки.

В приложении D также обсуждаются подходы к управлению поймами в Нидерландах и в некоторых частях Соединенных Штатов. Цель в обоих случаях заключается в том, чтобы избежать возрастающих по непрерывной спирали расходов на защиту от наводнений и затем на возмещение нанесенного ими ущерба, когда защитные меры не срабатывают.

2. Управление наводнениями в Нидерландах

В разделе 2 описываются проблемы управления наводнениями в Нидерландах. Зафиксировано, что задача защиты от наводнений в Нидерландах несомненно имеет высший приоритет, поскольку значительная часть земной поверхности этой страны находится ниже уровня моря. В подразделе 2.1 отмечается, что важная с точки зрения экономики низменная часть Нидерландов (приблизительно западная половина страны) защищена дамбами обвалования. Расчетные уровни этих дамб привязаны к наступлению определенной стадии наводнения. Расчетная вероятность их наступления, или уровни риска, регламентируются парламентом Нидерландов.

Работа инженеров состоит в том, чтобы перевести эти риски в высоты дамб. Дамбы вдоль густонаселенного побережья и районов с развитой индустрией проектируются таким образом, чтобы обеспечить защиту от всех штормов, сила которых может быть превышена в среднем один раз в 10 000 лет. Для прибрежных районов с меньшей плотностью населения проектируемый уровень риска соответствует штормам, ожидаемым один раз в 4000 лет. Вдоль рек Рейн и Маасе частота наводнений составляет одно за 1250 лет, т.е. вероятность превышения в любой заданный год равна 0,0008. Эти, так называемые, проектные или расчетные наводнения также служат ограничениями во всех проектах ландшафтного планирования на пойме. Для проведения предлагаемых русловых работ с целью восстановления природных ресурсов, для добычи песка или для иных целей требуется официальное разрешение в соответствии с законом о реках.

В подразделе 2.2. дано краткое гидролого-климатическое описание бассейна реки Рейн, одной из крупнейших европейских рек протяженностью 1320 км, которая протекает по Швейцарии, Франции, Германии и Нидерландам. На территорию Нидерландов Рейн приходит в Лобите (Lobith) и примерно через 170 км впадает в Северное море. В настоящее время у Рейна смешанное питание, представленное дождевыми осадками и таянием снегов. Для зимы характерны наибольшие расходы воды из-за осадков в немецкой и французской частях бассейна. Летние расходы в основном обусловлены таянием снегов в Швейцарских Альпах, когда испарение превышает осадки в районе горных долин. Для современных климатических сценариев характерно повышение температуры воздуха в сочетании с увеличением дождевых осадков в бассейне в зимнее время года. В соответствии с этими сценариями река Рейн может от смешанного режима питания с таянием снегов и дождевыми осадками почти полностью перейти на режим питания за счет дождевых осадков. Если это произойдет, то периоды наводнений и засух станут более частыми.

Для соблюдения указанных выше стандартов безопасности при наводнениях потребуются дополнительные меры защиты от наводнений. В будущем снабжение водными ресурсами будет ограниченным именно тогда, когда такие ресурсы больше всего необходимы и периоды засух, вероятно, станут более частыми.

Для того, чтобы создать и сохранить условия, пригодные для заселения и освоения той части Нидерландов, которая находится ниже уровня моря, были построены дамбы. Начиная с середины XIV века, сложилась почти полностью взаимосвязанная система дамб, создавшая ландшафт Нидерландов в его нынешнем виде. С каждой стороны поймы располагаются по две дамбы — летняя и зимняя (для сезонных наводнений). Они показаны на рис. 1.

Нидерланды сумели достичь расцвета экономики отчасти благодаря своему расположению в дельте Рейна. Сельское хозяйство Нидерландов сумело извлечь выгоду из отложенных Рейном плодородных почв. Сильная экономическая позиция Нидерландов частично также связана с дамбами. В то же самое время дамбы стали для страны чем-то вроде «ахиллесовой пяты».

Значительная часть Нидерландов лежит ниже максимального уровня подъема воды при наводнениях на главных реках. В настоящее время уровень моря постепенно повышается в результате изменения глобального климата. Такие изменения климата совместно с изменениями в землепользовании на водосборной площади как внутри Нидерландов, так и выше по течению, могут привести к росту максимальных расходов воды Рейна и Мааса. Тем временем, земли, защищенные дамбами, опускаются вниз — главным образом, из-за оседания и окисления торфа, поскольку почва там хорошо дренируется. Это увеличивает перепад между уровнями воды на территории, защищенной дамбами, и за пределами этой территории.

Вместе с тем, существует разумный предел дальнейшему увеличению высоты дамб и их усилению. Общественность ясно высказалась против роста высоты дамб, поскольку в этой густонаселенной стране многие ощущают себя в ограниченном замкнутом пространстве. Сегодня идет поиск более естественного решения.

В подразделе 2.3 отмечается, что для сохранения нынешнего уровня защиты от наводнений необходимо возводить более высокие дамбы. Чем выше уровень воды в реке, тем тяжелее последствия в случае наступления сильного наводнения, превосходящего несущую способность дамбы. Однако в действительности более высокие противопаводковые дамбы превратятся в проблему, поскольку общественность ясно высказалась против такого решения. Возникает вопрос: «Как можно обеспечить дополнительную защиту, которая должна соответствовать расчетным или проектным критериям риска, установленным парламентом Голландии?»

Задача заключается в разработке и осуществлении мероприятий, которые, несмотря на больший расчетный расход воды, подлежащий пропуску по реке, не потребуют дополнительного увеличения высоты дамб. Этого можно добиться только путем создания большего пространства для пропуска паводковых вод при существующей высоте дамб. Это означает необходимость увеличения ширины или глубины рек или их пойм и обустройства зон перелива паводковых вод за пределы защищенной дамбами поймы, для их использования по мере того, как внутреннее пространство, защищенное дамбами, будет заполнено. К 2015 г. должны быть завершены специальные работы по планированию и проектированию поймы и другие мероприятия, с условием расчетного расхода воды, равного 16000 м3/с.

В подразделе 2.4 справедливо указано, что всегда есть вероятность того, что уровень воды вдоль по реке превысит расчетную высоту дамб. Желаемый уровень безопасности выбирает общество. Если общество желает полной и всеобщей безопасности, то единственный способ достичь этого — выехать всем за пределы поймы. Для таких природных явлений, как ветер, дождь и расход воды в реке, не существует абсолютных верхних пределов. Поэтому нет никаких гарантий абсолютной безопасности; конечный риск затопления будет существовать всегда. Однако общество может обеспечить защиту в разумных пределах, подготовившись к событиям наводнений, превышающим расчетную способность любых имеющихся защитных сооружений. Контролируемое затопление на участках чрезвычайно быстрого подъема воды ­является одним из способов управления событиями наводнений, превышающих расчетные уровни воды.

Понятие риска наводнения учитывает как саму возможность затопления, так и неблагоприятные последствия этого события. Сведение к минимуму возможности затопления — это не единственно возможный вариант снижения риска. Уменьшение неблагоприятных последствий события также снижает риск. Эта идея, в частности, лежит в основе проектирования или расчета специальных участков чрезвычайно быстрого подъема уровней воды: лучше иметь контролируемое затопление с небольшим ущербом, чем не контролируемое наводнение с большим ущербом.

Политика управления рисками наводнений включает в себя следующие позиции:

качественное прогнозирование наводнений, вместо того, чтобы просто реагировать на них;

увеличение живого сечения и пространства для пропуска воды, а не только упование на технические меры, например, на увеличение высоты дамб;

предотвращение распространения наводнений вниз по течению путем задержания и накопления части стока.

Есть несколько способов для сохранения расчетных уровней воды при повышении расчетных расходов воды в Рейне:

удерживать воду на водосборной площади выше по течению от Нидерландов;

аккумулировать на территории Нидерландов избытки воды в Рейнских рукавах;

пропускать избытки воды через Рейнские рукава.

Первый вариант — это попытка добиться того, чтобы осадки, выпадающие на водосборе выше по течению, не приводили позже к более высоким расходам ниже по течению. Для этого нужны мероприятия на водосборе выше по течению, а именно, в Германии, например, изменения в землепользовании или задержание воды. Аналогичные меры в Нидерландах также могут помочь в уменьшении дополнительного стока из притоков и каналов в Рейнские рукава.

В Нидерландах могут быть применены варианты с аккумулированием и пропуском паводковых вод. Меры по аккумулированию речной воды (они подробно описаны в подразделе 2.4.1) на участках задержания стока Рейнских рукавов приводят к снижению пиков расходов, понижая уровни воды ниже участков задержания. А меры по увеличению пропускной способности речного русла (они описаны в подразделе 2.4.2), наоборот приводят к понижению уровней воды выше по течению. Примеры: удаление препятствий в русле, таких, как высоко расположенные участки, пандусы паромных переправ или опоры моста, земляные работы в поймах, уменьшение высоты бун или струенаправляющих дамб, дноуглубительные работы на пониженном участке русла и перенос дамб от русла. Некоторые из этих примеров показаны на рис.2.

Если перенос или строительство дамбы оказываются малоэффективными, то тогда (см. подраздел 2.4.3) следует обратиться к альтернативному способу снижения уровней воды при наводнениях, который иногда называют «зеленая река». «Зеленая река» это часть поймы между двумя дамбами, которая затапливается только в периоды наводнений. «Зеленые реки» можно использовать для сельскохозяйственных целей или для природных резерватов и/ или зон отдыха. Это не исключает возможности строительства канала или водоема в такой зоне, например, для рекреационных целей. Разработка проекта «зеленой реки» зависит от местонахождения участка. На рис. 3 показан участок поймы, превращенный в «зеленую реку». «Зеленые реки» могут обеспечить существенное снижение уровней воды в месте их нахождения и выше по течению. Значит, на таких речных участках отпадает необходимость применения других мер, снижающих уровни воды при наводнениях.

Выводы, сделанные авторами в заключении раздела 2 сводятся к следующему.

1. Основным направлением в использовании Рейна в Нидерландах и выше по течению в настоящее время являются задачи смягчения наводнений и восстановления благоприятных экологических условий. Относительно небольшое внимание уделяется вопросам маловодья, которое может привести к ухудшению качества воды и условий судоходства.

2. До последнего времени стратегия предотвращения наводнений сводилась к наращиванию высоты дамб (обвалований) вдоль пойменных земель. В настоящее время эта стратегия столкнулась с социальным сопротивлением и критикой её негибкости, что недопустимо при неопределенном будущем. Альтернативные решения сосредоточены на понижении уровней воды при наводнениях путем создания вдоль Рейна в Германии аккумулирующих бассейнов (емкостей), а в Нидерландах — понижение поверхности поймы для увеличения пропускной способности живого сечения реки. В то же время, поймы, которые проектируются таким образом, больше соответствуют поймам, которые сформировались бы за счет естественных морфологических и экологических процессов.

3. В дельте Рейна, будущие адаптационные действия сосредоточены на дальнейшем расширении пойм и на планировании «зеленых рек». Эти «зеленые реки» будут затапливаться только в периоды наводнений. На участках выше по течению в Германии, внимание будет сосредоточенно на ландшафтном планировании, при котором вода будет стекать из поймы в реку, как можно более медленно.

3. Управление наводнениями на Миссисипи

В разделе 3 авторы обсуждают проблемы управления наводнениями на реке Миссисипи, крупнейшей реки Северной Америки и США. Длина реки — свыше 3700 км, она течет из северо-западной части штата Миннесота на юг, впадая в Мексиканский залив несколько ниже города Новый Орлеан. Площадь водосбора составляет 3,2 млн кв. км, или приблизительно 40% территории США. Миссисипи занимает 6-е место в мире по расходу воды; ее средний годовой расход равен 14000 м3/с, чему соответствует пресноводный сток в залив в объеме 580 км3/год. Это важнейшая транспортная артерия, вместе со своими крупными притоками (реками Миссури и Огайо), занимает третье место в мире среди речных транспортных систем.

Обычно в месте впадения р. Миссисипи в Мексиканский залив расход воды в разные сезоны года разный, с повышенным стоком в марте-мае и самым низким стоком в августе-октябре. Однако в августе и сентябре 1993 г. выпали очень сильные дожди. Средние месячные расходы в апреле и мае 1993 г. были приблизительно на 50% выше среднемесячных многолетних значений. В августе и сентябре 1993 г. расходы воды превысили максимальные значения, зафиксированные за последние 63 года наблюдений. Это вызвало катастрофическое наводнение.

Больше всего пострадали штаты Миннесота, Айова, Иллинойс и Миссури. В Сент-Луисе уровень воды в реке поднялся до отметки 15 м, примерно на 6 м выше расчетного уровня наводнения и почти на 2 метра выше прежнего максимального уровня, зафиксированного в 1973 году.

При наводнении 1993 г. уровень воды в течение 36 суток на 3 м или более превышал расчетный уровень наводнения, а отметку наводнения, повторяющегося один раз в 50 лет — в течение 23 суток; отметку наводнения, повторяющегося один раз в 100 лет — в течение 8 суток. За весь период наблюдений с 1861 г. до 1993 г. набралось всего 12 суток с таким или большим превышением расчетного уровня наводнения.

Работа транспорта и промышленности вдоль реки Миссисипи была нарушена на несколько месяцев. Наземным и речным перевозкам в этой зоне был нанесен самый крупный ущерб за всю историю США.

Свыше 1000 из 1300 дамб, спроектированных для задержки водных масс при наводнениях, были прорваны, хотя крупные города вдоль рек, такие как Сент-Луис, были защищены от затопления мощными противопаводковыми дамбами. Было эвакуировано более 70000 человек, повреждено или разрушено около 50000 домов и затоплено более, чем 31000 кв. км сельскохозяйственных земель. Погибли 52 человека. Ущерб оценивается в диапазоне от 12 до 20 млрд долл. США, различаясь в зависимости от числа учитываемых показателей.

Это наводнение явилось еще одним «спусковым крючком» для оценки схем существующих систем инженерной защиты и процедур управления режимами рек и пойм в бассейне Миссисипи. В то же время вопросы будущего использования рек и их пойм, особенно в контексте экономического развития в сочетании с улучшением экологической обстановки, стали важной политической проблемой.

Исторически значительное внимание уделялось решению проблем, связанных с особыми интересами водопользователей. В бассейне Миссисипи в их число входят: судоходство, гидроэнергетика, охрана природы и обеспечение некоторой безопасности при затоплении сельскохозяйственных, индустриальных и городских земель. В течении многих лет было выполнено большое число структурных и неструктурных мероприятий, которые внесли существенный вклад в экономику региона, обеспечение безопасности населения и охрану природных объектов. В то же время недостаточное внимание уделялось вопросам конкретной и приемлемой для большей части водопользователей перспективной политики или стратегии долгосрочного использования водных ресурсов всего бассейна Миссисипи.

Исследования Федерального межведомственного комитета по оценке управления поймами (более известного как комитет Гэллоуэя), позже поддержанные исследованиями Корпуса инженеров армии США (USACE), выполненными после крупных наводнений, внесли существенный вклад в обсуждение вариантов будущей стратегии управления реками. Были оценены различные альтернативные решения по управлению пойменными землями, но конкретные рабочие предложения не рассматривались и не вошли в этот комплекс исследований.

При рассмотрении перспективных направлений будущей стратегии управления реками возникают два вопроса:

Должна ли стратегия управления реками базироваться на продолжении исторической практики проведения инженерных работ на реках, использования водохранилищ и дамб обвалования для обеспечения определенного уровня безопасности при наводнениях в сочетании с дноуглубительными работами в интересах судоходства? Или эта будущая стратегия должна ориентироваться на использование речных русел и пойм, с целью повышения природоохранной деятельности, при которой одновременно уменьшаются потенциальные ущербы от наводнений?

Каким образом и в каких пределах ресурсы рек и их пойм могут быть использованы обществом в будущем для развития региональной и национальной экономики, не ставя под угрозу речные экосистемы?

Стратегия управления речными бассейнами требует решения еще двух дополнительных вопросов:

Как должны быть организованы федеральные и региональные структуры для эффективного управления речными бассейнами?

Каким образом должны быть реформированы структуры управления и планирования, для того, чтобы водопользователи (представители промышленности, экологические группы, фермеры, городское население и др.) были активно вовлечены в процесс управления?

В подразделе 3.1 приведены краткие обзоры общей истории развития водных ресурсов США, включая вопросы регулирования наводнений, управления поймами и развития водоснабжения, на протяжении прошлого столетия и истории управления наводнениями в верхнем течении Миссисипи.

В подразделе 3.3 обсуждаются проблемы взаимодействия между различными группами водопользователей. В условиях многоцелевого использования воды и поймы верхнего течения реки Миссисипи некоторые цели дополняют друг друга, а другие вступают в конфликт; то же самое относится и к различным группам пользователей или представителей заинтересованных сторон.

Таблица 1 дает общее представление о диапазонах некоторых потенциально наиболее конфликтных взаимодействий. В колонках таблицы указаны виды деятельности, в строках ­­– влияние на конкретные виды деятельности. Баллы +1 и +2 указывают на взаимодополняемость и положительные взаимодействия, 0 — нейтралитет, а -1 и -2 — на конкуренцию или отрицательное взаимодействие. Объединенное планирование с участием всех заинтересованных сторон может помочь сдвинуть эти относительные показатели в положительную сторону, характеризуемую меньшей конфликтностью и более положительными взаимодействиями.

Существуют и другие важные виды водопользования, не упомянутые в табл. 1 по причине очевидности и прямого характера взаимодействий. В их числе, например, гидроэнергетика.

Некоторые из указанных в табл. 1 категорий конфликтов создают серьезные проблемы в бассейне верхней Миссисипи. Некоторые потенциально положительные взаимодействия развиты весьма слабо. По-видимому, самые острые конфликты возникают между экологами и специалистами сельского хозяйства, а также с теми, кто хотел бы развивать промышленные объекты посредством регулирования наводнений и увеличения объема речного судоходства, но находится под давлением законодательства, ограничивающего освоение пойменных земель.

Существуют серьезные конфликты по поводу степени и масштабов регулирования наводнений, того, как это должно быть обеспеченно и какие методы необходимо использовать. Между двумя крайностями есть немало возможностей: одни считают, что уровни защиты от наводнений следует существенно нарастить, в первую очередь, за счет увеличения высоты дамб обвалования вдоль всей реки; другие полагают, что следует активно отказываться от освоения поймы и сокращать те способы ее использования, которые ограничивают сток при наводнениях. Аргументы в пользу первого подхода в основном базируются на том, что экономическое развитие региона, особенно сельского хозяйства и промышленности, будет эффективно обслуживаться защитой от наводнений. Аргументы в пользу второго подхода в первую очередь основаны на том, что защита пойм и компенсация ущербов от затопления обходятся очень дорого и что нет веских доводов в пользу государственного субсидирования освоения пойм при наличии других мест для сельского хозяйства и промышленности за их пределами. Кроме того, меры по защите пойм от затопления зачастую оказывают не самое благоприятное воздействие на окружающую среду. Сокращение использования пойм позволит вернуться к более естественным условиям.

Проблемы разработки стратегии управления наводнениями обсуждаются в подразделе 3.4. При этом отмечается, что современный (до 2004 г.) подход к управлению стоком в верхнем и среднем течении реки Миссисипи является не столь интегрированным или хорошо сбалансированным, каким он мог бы быть. Подобная ситуация существует не только на этой реке, и некоторые из ее причин можно было бы устранить, изменив политику, ограничивающую всесторонние интегрированные подходы. Наводнение 1993 г. в бассейне верхней Миссисипи сфокусировало, по крайней мере на какое-то время, общенациональное внимание на этой проблеме. Вызванная этим наводнением озабоченность дала возможность провести повторную оценку и разработать стратегию интегрированного управления водными ресурсами. Одним из выводов комитета Гэллоуэя (1994 г.) был следующий: «Соединенным Штатам представилась редкая возможность изменить управление поймами. Ее не следует упустить».

Стратегия интегрированного управления водными ресурсами должна включать вопросы управления наводнениями (с учетом неопределенностей), например: как дамбы обвалования влияют на уровненный режим выше по течению, как увеличение высоты дамб или удаление их от русла влияет на уровни воды в других местах, как растительность в поймах, особенно деревья, влияют на уровни воды при наводнениях. Кроме того, должны быть определены безопасные уровни воды при наводнениях для различных видов землепользования на поймах. В отчете комитета Гэллоуэя (1994 г.) подчеркивается необходимость обеспечения гибкости и многовариантности систем защиты от наводнений. Требуют решения вопросы о том, какие уровни защиты от наводнений подходят для городских зон/промышленных объектов и сельскохозяйственных угодий, и как заключать соглашения по этим уровням.

В очень важном по смысловой нагрузке, подразделе 3.5 отмечается, что главные роли в управлении водными ресурсами, крупнейшего из речных бассейнов США, играют федеральные агентства и агентства штатов. Основные вопросы планирования или управления, а также реализации решаются с участием этих «структур — лидеров». Однако любое конкретное агентство действует в пределах своих компетенций. Это совершенно необходимо им для работы друг с другом и с частными неправительственными организациями (НПО и другими группами представителей заинтересованных сторон), когда требуется увязка плана интегрированного управления водными ресурсами или разработка стратегии. Если институциональные изменения могут облегчить этот процесс, то такие изменения должны быть рассмотрены. Могут оказаться эффективными независимые комиссии по речному бассейну, включающие представителей всех заинтересованных сторон и берущие на себя ответственность за интегрированное управление рекой, если их рекомендации вызывают интерес и их серьезно рассматривают в процессе принятия политических решений на высоком уровне.

Сбалансированный план развития бассейна верхней Миссисипи, который разрабатывается с широким участием всех заинтересованных сторон, будет способствовать лучшему пониманию сложных взаимосвязей между защитой окружающей среды, использованием ресурсов и освоением реки и поймы. Такой план развития не должен быть статическим, он должен стать основой для регулярного пересмотра с учетом новых достижений и представлений. Благодаря такой адаптации план может увеличить объем фактического использования речных ресурсов, а также сделать его более эффективным.

4. Снижение риска затопления

В разделе 4 отмечается, что существует два типа структурных альтернатив снижения рисков затоплений. Первая из них — это противопаводковая емкость водохранилищ, проектируемая для того, чтобы уменьшить пики расходов воды при наводнениях в нижнем бьефе водохранилищ. Другая альтернатива заключается в проведении работ по расширению русла и/или строительству защитных сооружений, которые позволят сдерживать пики расходов воды и уменьшать ущерб при наводнениях. В разделе 4 представлены методы моделирования обеих этих альтернатив для включения их в анализ «затраты-выгоды» или в анализ эффективности затрат. К последнему прибегают в ситуациях, когда значительную часть выгод от регулирования наводнений невозможно выразить деньгами, и цель заключается в обеспечении установленного уровня защиты при наводнениях при минимальных затратах.

В подразделах 4.1—4.4 описаны сравнительно простые инженерные модели для расчета противопаводковых объемов водохранилищ (подраздел 4.1), для расчета пропускной способности русла (подраздел 4.2), для оценки рисков прорыва дамб (подраздел 4.3) и для расчета ежегодного ожидаемого ущерба от прорыва дамбы (подраздел 4.4).

5. Поддержка принятия решений и прогноз

Весьма важным с позиции доступного понимания применения высокотехнологичного инструментария управления наводнениями является раздел 5. В этом разделе отмечается, что для лиц, принимающих решения, при оценке альтернативных вариантов решения проблем, встречающихся при интегрированном управлении рекой, при оповещении общественности об этих решениях и их последствиях, весьма полезными могут оказаться интерактивные компьютерные системы поддержки принятия решений (СППР). СППР могут включать современные данные о реке и пойме (с использованием географических информационных систем и баз данных) и динамические (прогностические) модели всей речной сети. Последние можно использовать для моделирования различных сценариев затопления, при этом ЛПР, а также ПЗС могут участвовать в планировании сценариев, обсуждении результатов расчетов и в принятии решений о том, что делать с учетом различных воздействий или последствий. Периодические упражнения в моделировании с помощью СППР напоминают общественности, особенно в засушливые годы, о том, что наводнения могут быть и будут, и при некоторых из них допустимы переливы воды через дамбы и причинение ущерба.

В подразделе 5.1, посвященному моделированию пойменных территорий, показано, что усилия по совершенствованию стратегии управления наводнениями почти всегда основываются на прогнозах (часто неточных) воздействий определенных структурных или неструктурных мероприятий. Эти прогнозы воздействий основываются на моделях и на их базах данных. Моделирование и передача полученных с помощью моделей результатов правительственным планирующим организациям, заинтересованным владельцам собственности и страховым компаниям становятся все более важными компонентами управления наводнениями.

При обеспечении требуемых исходных данных приходится иметь дело с неопределенностями. В исследованиях наводнений применяется экстраполяция параметров моделей и граничных условий для ситуаций, за которыми никогда не велось наблюдений. В связи с этим возникает вопрос о надежности современных процедур калибровки моделей. Качество полученных с помощью модели результатов в значительной степени зависит от имеющихся в наличии данных и их пригодности для будущего планирования. Двумерные (2D) модели требуют точных цифровых моделей рельефа (ЦМР). Сбор достаточно точных данных для исследований наводнений стал значительно дешевле благодаря использованию лазерной альтиметрии. Более того, начаты исследования по обеспечению данных о шероховатости поймы на основе комплексного анализа данных лазерной альтиметрии. Методы лазерной альтиметрии в настоящее время широко применяются для получения детальных данных об уровнях воды при наводнениях, которые могут в дальнейшем поддержать калибровку имитационных моделей наводнений. Новые методы сбора данных также дополняются гидравлическими лабораторными исследованиями для получения закономерностей и параметров, описывающих сопротивление потоку различных видов растительного покрова.

Для новых методов сбора данных также характерно заметное изменение типов данных, на которых базируются разработка и использование моделей. В целом наблюдается тенденция перехода от сбора данных в отдельных точках к получению пространственно-распределенных данных. В то время как расчетные гидрографы наводнений раньше использовались для того, чтобы формировать основу для исследований по регулированию наводнений, современные радарные данные об осадках, вместе с моделями водосборного бассейна реки позволяют разрабатывать прогностические модели штормовых ливней. Разработка двумерных моделей на базе цифровых моделей рельефа и карт шероховатости стала проще и рентабельнее, чем разработка одномерных моделей на основе точечных данных измерений в поперечниках, расположенных вдоль реки на заданных расстояниях.

В подразделе 5.2 обсуждаются технологические вопросы практически эффективного объединения одно- (1D) и двумерных моделей (2D) гидрологических и гидравлических систем для сценарных и прогностических расчетов наводнений. Эти вопросы мы подробно рассмотрим в разделе 3.3. нашего обзора.

6. Выводы

Общие выводы, сделанные в приложении D [81], представляются нам настолько важными, что, несмотря на формат синопсиса, воспроизведем их ниже в полном объеме.

«Вслед за необычно сильными наводнениями на реке Рейн и в верхнем течении Миссисипи в начале и середине 1990-х гг. и столь же сильными наводнениями во многих частях мира, включая Центральную Европу и Азию, случивимися в 2002 и 2004 гг., возникло нарастающее согласие по ряду проблем, включая следующие. Люди должны обеспечить пространство для размещения избытка воды при наводнениях тогда и там, где эти наводнения происходят и где наводнениями необходимо управлять лучше. Это не новая идея. Однако сегодня ясно, что единственный эффективный путь в условиях продолжающегося цикла нарастания ущербов от наводнений и увеличения стоимости защитных мероприятий — это восстановление естественных пойм, способных аккумулировать воды речных паводков. Наводнения привели к мысли, что целесообразнее не обваловывать реки дамбами, а восстанавливать их естественно-природное состояние. Многие из тех, кто традиционно поддерживал инженерные/структурные подходы к защите от затоплений, все больше проникаются идеей, что реки нуждаются в свободном пространстве для пропуска наводнений. Задачи защиты от затоплений в сочетании с потребностью в чистой питьевой воде и рекреации являются стимулом восстановления речных экосистем.

Правительства могут мотивировать более ответственное управление поймами. Национальные правительства могут принять на себя лидерство с тем, чтобы четко распределить обязанности и обеспечить финансовую поддержку при управлении наводнениями со стороны структур более низкого уровня. На примере опыта в бассейне верхней Миссисипи видно, что правительства могут:

обеспечивать помощь при переселении и выкупе собственности людей, проживающих на пойме;

прекратить выплаты пособий жертвам природных катастроф и субсидирование страхования от наводнений тех, кто продолжает жить на подверженных затоплению землях или застраивать их;

сделать обязательным страхование от наводнений, там где они происходят, указывая в полисе зависимость страховой премии от рисков наводнений;

строго следить за выполнением требований к строительству на пойменных землях.

В Соединенных Штатах программа управления наводнениями, разработанная Корпусом инженеров армии США, оказала существенное влияние на освоение пойменных земель. В настоящее время многие могут заявлять об отрицательных последствиях этой программы, но Корпус сделал то, о чем просили Конгресс и общество. Для защиты от затоплений были построены сотни плотин и тысячи километров дамб. В результате, и это следует признать, активизировалось дальнейшее развитие на паводкоопасных землях. Существующие объекты, построенные по проектам Корпуса, продолжают влиять на управление реками и их поймами, включая бассейны рек Миссисипи, Миссури, Огайо и Колумбии. Хотя в США принятие решений об использовании земель в конечном счете является ответственностью местной администрации, построенные Корпусом сооружения защиты от наводнений стимулируют развитие пойм.

Выполняемые Корпусом анализы выгод и затрат традиционно приводят к выводу о преимуществах проектов структурного управления наводнениями (т.е. с помощью ГТС). Строительство ГТС нравится инженерам. Однако в последнее время многие сотрудники Корпуса признают, что пришла пора рассмотреть и другие, более взвешенные подходы и позволить неструктурным (т.е. без ГТС) проектам управления наводнениями соперничать со структурными.

То же самое можно сказать и о Нидерландах. Здесь люди говорят: «Бог создал Землю, но голландцы создали Нидерланды». Без гидротехнических сооружений значительная часть территории страны постоянно была бы под водой. Однако здесь, как и во многих других странах, подверженных наводнениям, управление наводнениями должно стать частью интегрированного управления водными и земельными ресурсами. Запросы многочисленных пользователей и секторов экономики, а также интересы представителей заинтересованных сторон, должны учитываться при разработке планов и стратегий интегрированного управления водными ресурсами и землепользованием.

В число мер по управлению пойменными землями, которые могут осуществлять местные власти, входит зонирование при землепользовании. Зонирование должно основываться на интегрированных планах землепользования, которые определяют видение того, как сообщество должно развиваться, и где такое развитие не должно происходить. При этом землепользователи должны быть ориентированы как на получение прибылей, так и на возможность ясного понимая опасностей или рисков. Например, земли с риском затопления могут использоваться как парки, поля для гольфа, заповедники, заказники и другие подобные территории, совместимые с процессами природных затоплений.

Сохранение открытых пространств не должно ограничиваться поймами, поскольку некоторые участки водосбора (вне пойм) могут быть критическими в управлении поверхностным стоком, что обостряет проблему затоплений. Площади земель, которые должны сохраняться в естественном состоянии, следует вносить в специальные перечни программ (планов) совершенствования землепользования и инвестирования.

Зонирование и сохранение открытых пространств — это возможности оградить от рискованного развития, находящиеся под угрозой или уязвимые территории. Правила землепользования на поймах могут включать строительные регламенты, определяющие, что можно и что нельзя сооружать на пойме. С помощью этих правил можно предотвратить ущербы от затопления строений, дорог и других объектов и не допустить усугубления проблем затоплений при освоении пойм. Можно указать три наиболее распространенных вида регламентирующих документов для пойменных земель: постановления местных органов власти о районировании, решения о запретах на изменение состояния поймы, а также строительные нормы и правила.

Максимальный сток с водосбора ливневых или талых вод может быть уменьшен несколькими способами. Правила регулирования, задержания и накопления паводковых вод, обычно являющиеся частью постановлений местных органов власти, обязывают застройщиков сооружать водозадерживающие и водонакопительные водоемы для того, чтобы минимизировать нарастание поверхностного стока, связанного с созданием новых водонепроницаемых поверхностей (например, заасфальтированных) или новых дренажных систем. Лучшие практики управления уменьшают поступление загрязняющих веществ с поверхностным стоком в водотоки. Загрязняющие вещества в стоках могут включать удобрения для газонов, пестициды, сельскохозяйственные ядохимикаты и нефтепродукты, смытые с поверхностей улиц и промышленных территорий.

Болота фильтруют поверхностный сток и защищают от загрязнений озера, заливы и реки, а также множество источников питьевой воды. Они способны аккумулировать большие объемы паводкового стока, уменьшая расходы воды ниже по течению. Они могут предотвращать размыв береговой зоны. Они также служат источником многих видов ценных (для коммерческого и любительского лова) рыб, моллюсков и других водных обитателей.

Самый надежный и безопасный способ уменьшения риска затопления — это перемещение строений из паводкоопасной зоны на более высокие участки земли. Приобретение объектов собственности на паводкоопасных землях для их перемещения осуществляется государственными структурами, так что затраты по переносу не возлагаются на владельцев собственности. После переноса объектов с паводкоопасных территорий, земля обычно предоставляется для общественных нужд, например, для парков и мест отдыха, или может быть возвращена в естественно-природное состояние. Существуют различные программы субсидирования для поддержки местных проектов приобретения паводкоопасных земель. Так, например, после наводнения на Миссисипи в 1993 г. правительство США выкупило или перенесло более 8000 домов.

На основании уроков связанных с наводнениями и с усилиями по защите от них во всем мире можно сформулировать следующие принципиальные суждения.

Следует восстанавливать природные речные системы и их функции, что улучшит управление наводнениями, а время и труд, потраченные на восстановление естественных водотоков и их экосистем, позволят:

восстановить в разумных пределах естественную (историческую) пропускную способность речных русел и пойм для лучшего пропуска паводковых вод посредством переноса обвалований и дамб с целью расширения пути паводковых вод в русле реки;

увеличивать площадь болот и прибрежных лесов, расширяя тем самым речную зону;

увеличивать планируемое затопление поймы для уменьшения пиков наводнений ниже по течению;

укреплять существующие и обоснованно размещенные дамбы, защищающие дорогостоящие объекты, которые не могут быть вынесены с территории поймы;

пересмотреть правила эксплуатации водохранилищ и ГТС с целью обеспечения эффективного, надежного и безопасного использования систем управления наводнениями. В некоторых случаях плотины и сооружения инженерной защиты должны быть перестроены для улучшения их возможности регулировать расходы воды с целью предотвращения затоплений ниже по течению;

лучше использовать прогнозы погоды и мониторинг условий выше по течению для совершенствования систем раннего предупреждения о времени прихода волны наводнения.

Следует использовать пойменные земли таким образом, чтобы минимизировать расходы налогоплательщиков и максимизировать экологическое благополучие пойм, стремясь при этом:

предельно уменьшить стимулы и субсидии для освоения и развития самых опасных участков поймы. Не должно быть людей, которые выбирают такой ущербный путь развития;

реформировать программы картирования пойменных земель так, чтобы они точно отражали риски и последствия возможных наводнений. Обеспечить понимание людьми сути риска наводнения в тех местах, где они располагаются;

гарантировать наличие в проектах нового строительства на пойме мер по уменьшению ущерба от наводнений, прогнозируемых в обозримом будущем;

доводить до людей информацию о рисках проживания, работы или сельскохозяйственного производства на землях подверженных затоплениям, и точно знать готовы ли они нести соответствующую финансовую ответственность за свою деятельность на этих территориях;

стремиться переселить наиболее уязвимых людей и целые общины, которые добровольно согласны на переезд в безопасные места;

обеспечить готовность федеральных и местных органов власти, ответственных за использование пойменных земель, нести повышенную финансовую ответственность при ликвидации последствий затопления.

Следует управлять всем водосбором с целью наилучшей защиты от наводнений и достижения максимального природоохранного эффекта, стремясь при этом:

ограничивать хозяйственное освоение оставшихся заболоченных земель и пойм, которые действуют, как естественная «губка», впитывающая воду и ослабляющая сток усиливающий наводнения;

развивать программы выкупа или получения права использования заболоченных и пойменных владений для восстановления естественных условий на этих землях, являющихся элементом речных систем;

ограничивать вырубку лесов и строительство дорог на оползнеопасных участках;

по мере возможности заменять на склонах привнесенную однолетнюю растительность на природную многолетнюю для улучшения поглощения дождевой воды и уменьшения склоновой эрозии.

Современные технологии позволяют разрабатывать модели для изучения прохождения наводнений через поймы, прибрежные площади и урбанизированные территории. Они включают возможность использования средств дистанционной лазерной альтиметрии, что удешевляет и делает более точными модели земной поверхности. Кроме того, эти технологии обеспечивают определение параметров сопротивления потоку в моделях наводнений. Это, в свою очередь, весьма полезно при калибровке моделей на основе данных мониторинга уровней воды при прохождении волн паводков.

Имитационные возможности моделей наводнений были значительно расширены при неявном объединении 1D и 2D схематизаций. Объединенная 1D-2D модель динамики поверхностных и грунтовых вод может применяться в исследованиях затоплений пойм и городских территорий. Такое применение может привести к лучшему пониманию природы наводнений, более точному их прогнозированию и лучшему планированию противопаводковых мероприятий».

2.2. Концептуальный документ «Интегрированное управление наводнениями». Синопсис публикации ВМО, №1047, 2009 г.

Оглавление

1. Введение

2. Наводнения и процесс развития

3. Варианты традиционных методов управления наводнениями

4. Проблемы управления наводнениями

5. Интегрированное управление наводнениями — концепция

6. Практическое осуществление интегрированного управления наводнениями

Справочная и дополнительная литература

1. Введение

Во введении концептуального документа [77] отмечается, что устойчивое развитие, обеспечиваемое благодаря интегрированному управлению водными ресурсами (ИУВР), направлено на непрерывное повышение уровня жизни всех граждан в условиях справедливости, безопасности и свободы выбора. ИУВР требует интеграции как природных, так и антропогенных систем, а также рационального использования земельных и водных ресурсов. При этом здесь также подчеркивается, что в литературе по ИУВР редко рассматриваются вопросы управления наводнениями в связи с управлением водными ресурсами, и по-прежнему существует необходимость достижения лучшего понимания того, каким образом включить вопросы управления наводнениями в ИУВР.

В документе [77] интегрированное управление наводнениями (ИУН) представляется как неотъемлемая составная часть ИУВР и дается описание взаимосвязи между наводнениями и процессом развития. В нем рассматривается традиционная практика управления наводнениями; определяются основные проблемы для специалистов, отвечающих за управление наводнениями, и для лиц, принимающих решения (ЛПР), занимающихся вопросами устойчивого развития; а также дается описание основных положений и требований ИУН. Концептуальный документ [77] является «флагманской» публикацией серии «Политика управления наводнениями» (http://www.apfm.info). В последующих документах (см. список выпусков 1—20 подраздела 1.2 нашей книги) содержится более подробная информация, предназначенная для оказания конкретной помощи в реализации данной концепции лицам, занимающимся вопросами управления наводнениями. Для понимания этой серии документов требуется знакомство с вопросами управления наводнениями и концепцией ИУВР.

Интегрированное управление наводнениями не является универсально применимым и скорее требует адаптации к конкретным ситуациям, меняющимся в зависимости от генезиса и динамики наводнений, проблем, порождаемых затоплениями, социально-экономических условий и уровня риска, который общество готово принять (или вынуждено принять) для достижения своих целей в области развития. Кроме того, применение ИУН на разных административных уровнях или в разных географических масштабах (например, национальные или транснациональные бассейны) подразумевает дифференцированные подходы к данному процессу и формулированию соответствующей политики.

2. Наводнения и процесс развития

В разделе 2 концептуального документа констатируется, что наводнение представляет собой одну из наибольших природных опасностей для устойчивого развития. Потери от наводнений подрывают имущественную базу семей, групп населения и общества в целом вследствие уничтожения сельскохозяйственных культур на корню, жилищ, инфраструктуры, производственного оборудования и зданий, не говоря уже о трагической гибели людей. В некоторых случаях последствия экстремального наводнения являются колоссальными не только на уровне индивидуальных домашних хозяйств, но и для страны в целом. В этом разделе также отмечается, что хотя жизнь людей в пойме реки связана с опасностью наводнения, она также дает и огромные преимущества. Глубокий плодородный слой аллювиальной почвы в поймах рек, результат происходивших на протяжении веков затоплений паводковыми водами, является идеальным для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур, а местоположение вблизи от водного объекта обеспечивает хороший доступ к рынкам. В поймах обычно имеет место высокая плотность населения, например в Нидерландах и Бангладеш, а ВВП на квадратный километр является высоким в странах, территории которых представляют собой главным образом поймы.

При этом, чрезвычайно важным является достижение оптимального баланса между потребностями в области развития и соответствующими рисками. Фактические данные, полученные из всех стран мира, показывают, что люди не будут, а в определенных обстоятельствах не могут, покидать подверженные наводнениями районы, независимо от того, находятся ли они в сравнительно малонаселенной пойме Миссисипи, в горах Гондураса или в густонаселенных дельтовых регионах Бангладеш. Поэтому есть необходимость изыскания способов обеспечения устойчивой жизни в поймах, даже если существует значительная опасность для жизни и имущества. Наилучшим подходом для этого является интегрированное управление наводнениями.

Выбор метода управления наводнениями в значительной мере зависит от понимания взаимосвязи между наводнениями и процессом развития, что очень важно для выяснения того, каким образом текущие и будущие процессы развития могут повышать и действительно повышают риск наводнений.

В заключительной части раздела 2 приводятся определения понятий «риск» и «уязвимость». При этом риск, согласно концептуальному документу, является сочетанием вероятности наступления конкретного события и тех последствий, которые данное событие повлекло бы за собой, если бы оно произошло. Поэтому риск состоит из двух компонентов, а именно: возможности (или вероятности) наступления события и воздействий (или последствий), связанных с этим событием. Тогда как уязвимость находится в прямо пропорциональной зависимости от способности общества, групп населения и семей мобилизовать имеющиеся ресурсы для решения проблем, связанных с наводнением. Способность общества поддерживать или улучшать качество жизни, несмотря на подобные воздействия внешних факторов, может быть повышена либо за счет уменьшения масштабов наводнений, либо за счет совершенствования возможностей общества, которые позволяют справиться с подобными негативными воздействиями.

3. Варианты традиционных методов управления наводнениями

В разделе 3 концептуального документа рассматривается список традиционных мероприятий, применяемых в прошлом, а в некоторых странах и в настоящее время, по обеспечению управления наводнениями. В нашем обзоре этот список из 7 позиций приведен в подразделе 1.1 введения к обзору. В преамбуле раздела 3 отмечается, что при традиционном управлении паводками применялись структурные (инженерные) и неструктурные (неинженерные), физические и институциональные мероприятия. Эти мероприятия осуществлялись до, во время и после наводнения и часто частично дублировали друг друга.

Борьба с источниками наводнений, согласно разделу 3, представляет собой «вмешательство» в процесс трансформации жидких осадков или снеготаяния в поверхностный сток и состоит в задержании осадков на земной поверхности или в переводе их в приповерхностные слои почв. При применении такого представления обычно учитывается влияние на процесс формирования поверхностного стока эрозии, времени влагообмена в почве и динамики эвапотранспирации. При оценке вероятной эффективности того или иного источника также учитываются условия, предшествующие наступлению наводнения, такие как степень насыщения почвы влагой и была ли земля промерзшей или нет. Таким образом, потенциальной трудностью описание определенных видов источников, а также любой другой деятельности по изменению типа землепользования, такой, например, как лесонасаждение, является то, что способность поглощать и удерживать воду зависит от условий на водосборном бассейне, предшествующих наводнению.

Аккумулирование поверхностных вод при помощи таких сооружений, как дамбы, запруды и резервуары-накопители, является традиционным подходом к снижению наивысших уровней паводка. Посредством водонакопителей изменяется процесс формирования наводнений благодаря замедлению темпов подъема воды, увеличению периода времени, за который достигается пиковый уровень, и снижению этого уровня. Достаточно часто такие водонакопители служат многим целям и именно водохранилища для аккумулирования паводкового стока при наводнениях могут стать первой причиной, обуславливающей возникновение среди водопользователей конфликтных ситуаций. Кроме того, в результате «полной ликвидации» низкоуровенных паводков подобные меры могут породить ложное чувство безопасности. Создание водонакопителей необходимо использовать в должном сочетании с другими инженерными и неинженерными мероприятиями. По-видимому, очевидной, но часто игнорируемой на практике, является необходимость того, чтобы управление наводнением стало частью не только планирования и проектирования, но также и процесса эксплуатации водохранилищ. Попуски из водохранилищ могут создавать риски, а осторожная эксплуатация водохранилищ может свести к минимуму случаи гибели людей и имущества в результате подобных попусков. В этом контексте необходимым является трансграничное сотрудничество.

Увеличение пропускной способности рек изменяет их естественные морфологические режимы и экосистемы, влияет на другие виды использования рек и в большинстве случаев просто отодвигает проблемы в пространстве и во времени. Углубление каналов может также негативно повлиять на режим подземных вод в данном регионе. Плотины и паводкоудерживающие дамбы, вероятно, лучше всего подходят для пойм, которые уже интенсивно используются, например, в процессе урбанизации, или когда остаточные риски интенсивного использования поймы могут легче регулироваться по сравнению с другими рисками (например, связанными с оползнями или другими опасными явлениями).

Контроль землепользования обычно осуществляется в тех случаях, когда интенсивное освоение какой-либо поймы является нежелательным. Стимулирование развития на других территориях может оказаться более эффективным, нежели просто попытки запрета на освоение данной поймы. Однако контроль землепользования является, вероятно, менее эффективным в тех случаях, когда земельные ресурсы уже чрезмерно эксплуатируются, особенно в связи с их несанкционированным освоением. Защита домов от паводковых вод или увеличение высоты фундамента зданий лучше всего подходят в тех случаях, когда интенсивность освоения является низкой и застроенные земельные участки разбросаны, или когда требуется малая заблаговременность предупреждения об опасности. В районах, подверженных частым затоплениям, противопаводковая защита инфраструктуры или коммуникационных линий может уменьшить разрушительные последствия наводнений для экономики.

Предупреждения о наводнениях и своевременные мероприятия при чрезвычайных ситуациях являются очень важным дополнением ко всем видам вмешательства. Сочетание ясных и точных предупреждающих сообщений с высоким уровнем осведомленности населения обеспечивает наивысший уровень готовности к самостоятельным действиям в периоды наводнений. При этом подчеркивается, что программы просвещения населения являются исключительно важными для успеха предупреждений, предназначенных для того, чтобы исключить возможность превращения опасного явления в бедствие.

Эвакуация является существенным компонентом планирования действий на случай чрезвычайных ситуаций, а маршруты эвакуации, в зависимости от местных обстоятельств, могут вести к убежищу от наводнения, расположенному на более возвышенной территории или за пределами опасной зоны. Эвакуация за пределы опасной зоны обычно необходима в случае большой глубины, высоких скоростей нарастания уровней воды и уязвимости строений. Успешная эвакуация требует планирования и осведомленности населения о том, что надо делать в чрезвычайных ситуациях, связанных с наводнениями.

Активное участие населения на этапе планирования и проведения регулярных учений для оценки жизнеспособности системы управления наводнениями способствуют эффективности эвакуации. Обеспечение предметами первой необходимости, а также водоснабжением, санитарией и безопасностью в местах сбора беженцев, имеет особенно важное значение для создания жизнеспособной системы эвакуации.

4. Проблемы управления наводнениями

Проблемы управления наводнениями представлены в разделе 4 концептуального документа в форме следующих тематических подразделов:

1) «Обеспечение безопасности жизнедеятельности»,

2) «Быстрая урбанизация»,

3) «Иллюзия абсолютной защиты от наводнений»,

4) «Экосистемный подход»,

5) «Изменчивость и изменение климата».

В подразделе 1) отмечается, что риск наводнения сильно увеличивается в результате возрастающего демографического давления и более активной экономической деятельности на поймах, такой как сооружение зданий и объектов инфраструктуры. Во многих случаях поймы обеспечивают прекрасные и легкие с технической точки зрения возможности для получения средств к существованию. В развивающихся странах, где главную роль в экономике играет сельское хозяйство, продовольственная безопасность является синонимом гарантии получения средств к существованию. Поймы вносят значительный вклад в производство продовольствия, которое обеспечивает питанием население этих стран. Хотя можно утверждать, что торговля виртуальной водой (это вода, которая используется для производства товаров или услуг) — и как логический вывод из этого меньшая зависимость от подверженных наводнениям районов и районов со скудными водными ресурсами — могла бы решить проблему продовольственной безопасности, но она не решает проблему обеспечения безопасности жизнедеятельности. Программы переселения и другие стратегические мероприятия, касающиеся пойм, должны быть оценены с точки зрения их общего влияния на возможности обеспечения средствами к существованию групп населения, подвергаемых риску наводнений.

В подразделе 2) зафиксировано, что доля городского населения в общей численности мирового населения возросла с 13% в 1900 г. до 49% в 2005 г. Эта цифра, вероятно, увеличится до 57% к 2025 г. и почти до 70% — в 2050 г. В большинстве случаев эта урбанизация происходит и будет происходить в развивающихся странах, где такой рост является в значительной мере незапланированным и органичным. Урбанизация является причиной изменения гидрологического режима водосборов и затрагивает формы рельефа, качество воды и среду обитания животного и растительного мира. Рост численности населения и миграция в незапланированные городские поселения на поймах и в прибрежных зонах морей и океанов увеличивают уязвимость к наводнениям самых бедных слоев населения в развивающихся странах. Политика в области управления наводнениями должна учитывать потребности этих групп населения.

В подразделе 3) отмечается, что абсолютная защита от наводнения является технически неосуществимой и нецелесообразной с экономической и экологической точек зрения. Ни одна проектная норма защиты не может учитывать неизбежные неточности в оценках интенсивности потенциальных экстремальных наводнений или изменения с течением времени, являющиеся результатом изменения климата.

Аналитическую дилемму порождает вопрос о необходимости разработки мероприятий, которые обеспечат защиту от сильных наводнений или уменьшат потери, вызываемые частой повторяемостью наводнений. Проектирование с учетом большой частоты наводнений влечет за собой повышенный риск катастрофических последствий в случае более экстремальных явлений. Аналогичным образом, проектирование с учетом крупных наводнений должно учитывать вероятность того, что аварии на инженерных сооружениях могут случаться даже при наводнениях, величина которых ниже, чем предусмотрено номинальным проектно-конструкторским стандартом. В этих случаях аварии могут иметь место, когда некоторые инженерно-технические сооружения, такие как дамбы и обводные каналы, не поддерживаются в должном состоянии из-за их долгого неиспользования или отсутствия финансовых средств и не могут более функционировать должным образом. При учете риска наводнений следует оценивать вероятность подобных аварий, определять, каким образом они могли бы произойти, и предусматривать меры, которые необходимо предпринимать в таких случаях.

В подразделе 4) отмечается, что прибрежные водные экосистемы, включая реки, заболоченные земли и эстуарии, обеспечивают потребность населения в чистой питьевой воде, пище, строительных материалах, очистке вод, смягчении последствий наводнений, а также рекреационные возможности. Изменчивость объема, времени и продолжительности фаз речного стока имеет критически важное значение для поддержания нормального функционирования речной экосистемы. Например, периоды затопления позволяют сохранять места нерестилищ рыб, способствуют их миграции, а также удалению обломков мусора, наносов и солей. Эти периоды имеют особенно важное значение в регионах с засушливым климатом, где сезонные наводнения чередуются с периодами засухи. Различные меры по управлению наводнениями оказывают разнообразные воздействия на экосистему, и в то же время изменения в экосистеме сказываются соответствующим образом на паводковой ситуации, динамике прохождения наводнений, а также на поведении самой реки.

Некоторые меры вмешательства, связанные с управлением наводнениями, пагубно сказываются на речных экосистемах, способствуя снижению повторяемости затоплений на заболоченных землях, которые возникают вокруг пойм. Необходимо найти компромисс между сталкивающимися интересами в речном бассейне в отношении величины и изменчивости режима стока для того, чтобы извлечь максимальные выгоды для общества и чтобы поддерживать здоровую прибрежную экосистему. Возможности для совершенствования системы управления могут быть обеспечены благодаря инновационным «мерам вмешательства», реконструкции существующих инженерных структур и внесению корректировок в правила эксплуатации существующих ГТС.

Экосистемный подход — это стратегия интегрированного управления земельными, водными и биологическими ресурсами, стратегия, которая способствует их сохранению и устойчивому использованию. Как интегрированное управление водными ресурсами, так и интегрированное управление наводнениями включают основные принципы экосистемного подхода, рассматривая всю экосистему бассейна в качестве единого целого и учитывая последствия экономического вмешательства для всего бассейна.

В подразделе 5) обращается внимание на то, что изменение климата порождает серьезную концептуальную проблему, поскольку оно разрушает общепринятое предположение, согласно которому в долгосрочной исторической перспективе гидрологические условия сохранятся. В то же время, путь будущего развития и соответствующие последствия изменения климата можно лучше всего спроецировать при помощи различных сценариев развития. Для решения проблем, связанных со сдерживанием процесса изменения климата, требуется руководство, перспективное видение, потенциал и ресурсы, превышающие наши сегодняшние познания и возможности. Однако как позитивный момент следует отметить, что специалисты-практики, осуществляющие управление наводнениями, уже на протяжении десятилетий, сталкиваются с экстремальными явлениями, обусловленными изменчивостью климата, пытаясь учесть все виды неопределенности, например, при расчете высоты гребней защитных дамб и плотин при их проектировании.

Изменение климата на региональном уровне, в частности, изменение среднегодового количества осадков, может происходить более быстрыми темпами по сравнению с глобальными изменениями. В свете такой вероятности при выборе расчетного паводка следует уравновешивать риски и выгоды, исходя при этом из научно обоснованных принципов, сведений о предыдущих явлениях наводнений и того, каким образом население относится к риску.

В заключении раздела 4 отмечается, то во многих местах политика управления наводнениями уже изменилась, перейдя к подходу, выходящему за пределы мифа об «абсолютной защите от наводнения», т. е. к более гибкому и адаптивному подходу — «жить в условиях риска наводнения». Подобный подход признает ценное значение мер по защите от наводнений, но также признает при этом существование остаточных рисков, таких как прорывы дамб. Управление наводнениями должно обеспечивать наличие стратегий для подобных возможных событий, учитывающих необходимость сбалансированного сочетания инженерного и неинженерного подходов. Обеспечение сбалансированности и последовательного характера сочетания «мягких» (институциональных) мер, и «жестких» (инфраструктурных) мер, связанных с инвестициями, является сложной задачей и требует навыков и знаний в области адаптации применительно к управлению водными ресурсами в целом и наводнениями, в частности.

5. Интегрированное управление наводнениями — концепция

Центральный раздел концептуального документа [77] — это раздел 5, который включает в себя 12 подразделов. Среди них:

1) «Интегрированное управление водными ресурсами».

2) «Определение интегрированного управления наводнениями».

3) «Элементы интегрированного управления наводнениями».

4) «Управление водным циклом как единым целым».

5) «Интегрированное управление земельными и водными ресурсами».

6) «Управление рисками и неопределенностями».

7) «Принятие наилучшего сочетания стратегий».

8) «Обеспечение подхода, предполагающего широкий круг участников».

9) «Определение и участие заинтересованных сторон».

10) «Принципы управления „снизу вверх“ и „сверху вниз“».

11) «Интегрирование институциональных возможностей».

12) «Принятие интегрированных подходов к решению проблем, связанных с опасными явлениями».

В подразделе 1) перечислены принципы интегрированного управления водными ресурсами (ИУВР), которые уже достаточно полно описаны во введении нашего обзора (см. раздел 1.5).

В подразделе 2) отмечается, что интегрированное управление наводнениями (ИУН) — это процесс, содействующий внедрению интегрированного, а не фрагментарного подхода к мероприятиям, связанным с управлением наводнениями. Этот процесс объединяет развитие земельных и водных ресурсов речного бассейна в контексте ИУВР, а его основной целью является получение максимальной выгоды от использования территорий пойм и сведения к минимуму случаев гибели людей в результате наводнений.

В рамках концепции интегрированного управления наводнениями речной бассейн рассматривается как динамичная система, характеризуемая многочисленными взаимодействиями и потоками энергии и субстанций между сушей и водными объектами. В контексте ИУН отправной точкой является пространственно-временное видение того, каким должен быть речной бассейн. Включение в это видение перспективы устойчивой жизнедеятельности означает поиск способов движения вперед в условиях создания возможностей функционирования системы как единого целого. К значительным последствиям могут привести потоки воды, наносы и загрязняющие вещества, перемещающиеся из верхних частей водосбора реки в устьевую зону, часто проходя десятки километров и затрагивая значительную часть речного бассейна. Поскольку эстуарии покрывают как речной бассейн, так и прибрежную зону моря, важно включать вопросы управления прибрежными зонами в ИУН.

Необходимо понимать, что цель ИУН состоит не только в уменьшении ущерба от наводнений, но также и в максимальном увеличении эффективности использования пойм, особенно там, где земельные ресурсы являются ограниченными, осознавая при этом опасность наводнений. Иными словами, хотя высшим приоритетом должно по-прежнему оставаться уменьшение числа случаев гибели людей, задача уменьшения ущерба в результате наводнений должна быть вторичной по отношению к общей цели оптимального использования пойм. В свою очередь, увеличение ущерба от наводнений может быть вызвано повышением эффективности использования как пойм в частности, так и речного бассейна в целом.

В подразделе 3) подчеркивается, что интегрированное управление наводнениями характеризуется совместным, межсекторальным и прозрачным подходом к процессу принятия решений. Определяющей характеристикой ИУН является интегрирование, выраженное одновременно в различных формах: надлежащие сочетания стратегий, тщательно выбранные территории, где предпринимаются соответствующие меры, а также надлежащие виды мер (инженерные или неинженерные, кратковременные или долгопериодные).

План интегрированного управления наводнениями должен включать следующие шесть ключевых элементов, которые являются логическим следствием в контексте подхода ИУВР:

• управление водным циклом как единым целым;

• интегрирование управления земельными и водными ресурсами;

• учет факторов риска и неопределенностей;

• принятие наилучшего сочетания стратегий;

• обеспечение подхода, предполагающего широкий круг участников;

• принятие подходов интегрированного управления опасностями и/или рисками.

В подразделе 4) отмечается, что интегрированное управление наводнениями сосредоточено на управлении наземной фазой водного цикла в целом, учитывая весь диапазон наводнений — небольших, средних и экстремальных/катастрофических. Оно признает влияние наводнений на пополнение запасов подземных вод, которые образуют важный источник воды во время засушливых периодов, и учитывает другое экстремальное проявление гидрологического цикла, а именно, засуху.

Планы управления наводнениями должны включать борьбу с засухой, а также меры по обеспечению максимальных преимуществ от позитивных аспектов наводнений, например, за счет задержания части паводковых вод для их использования в сельскохозяйственном производстве. Заливные территории, в частности, дают возможность накапливать воду, поступающую на них в период наводнений, в глубоких грунтовых слоях. При интегрированном управлении наводнениями подземные и поверхностные воды следует рассматривать в качестве взаимосвязанных ресурсов, а также учитывать роль водоудерживающей способности почв пойм в пополнении запасов подземных вод. Планы управления наводнениями должны характеризоваться целостным подходом к использованию возможностей для ускоренного искусственного пополнения запасов подземных вод при определенных геологических условиях. В то же время, при осуществлении мероприятий, изменяющих режим стока, необходимо учитывать потенциальные негативные последствия.

Интегрированное управление наводнениями признает необходимость регулирования всех затоплений, а не только тех, защита от которых предусмотрена принятыми расчетными стандартами. Планы ИУН должны учитывать возможность наступления более экстремального наводнения по сравнению с расчетным наводнением и предусматривать то, каким образом будет осуществляться управление подобным наводнением. В планах должны четко определяться территории, которыми пожертвуют для аккумуляции паводковой воды, с тем, чтобы защитить жизненно важные территории в случае экстремального наводнения.

Управление наводнениями в городах должно однозначно включать три базовых компонента управления водохозяйственной деятельностью в крупных населенных пунктах: снабжение питьевой водой, удаление сточных вод и удаление поверхностного стока. Планы управления наводнениями в городах должны предусматривать регулирование, как объема ливневых вод, так и воздействия ливневых вод на качество водных ресурсов. Загрязненные паводковые воды порождают одну из самых серьезных послепаводковых проблем в городских районах.

В подразделе 5) указывается, что планирование землепользованием и управление водными ресурсами следует осуществлять путем составления единого синтезированного плана, имеющего общий раздел, такой как картирование опасности и рисков наводнений, с тем чтобы обеспечить обмен информацией между органами планирования землепользованием и органами, занимающимися управлением водными ресурсами. Логическим обоснованием для подобного интегрирования является тот факт, что землепользование оказывает воздействие как на количество, так и на качество водных ресурсов. Три основных элемента управления речным бассейном, а именно, управление количеством, управление качеством и управление процессами эрозии и отложения наносов, неразрывно связаны между собой и являются первостепенными причинами принятия подхода ИУН, основанного на рассмотрении речного бассейна как единого целого.

Изменения в землепользовании на территориях, расположенных выше по течению, особенно преобразование лесных и водно-болотных угодий в другие виды землепользования, могут радикально изменить характеристики наводнений и соответствующих параметров качества водных ресурсов, а также процессы транспорта наносов. Процесс урбанизации в районах, расположенных выше по течению, а также работы по регулированию речных русел могут стать причиной увеличения пиковых значений наводнений, а также более раннего времени их наступления на участках, расположенных ниже по течению. Низко расположенные котловины могут играть важную роль в ослаблении наводнений, однако последующее отложение в них твердых наносов может ухудшить санитарно-гигиенические условия и повысить пиковые значения наводнений на расположенных ниже по течению участках водотоков. Игнорирование таких взаимосвязей в прошлом часто приводило к аварийным ситуациям. В рамках управления наводнениями необходимо осознать, проанализировать и учесть такого рода связи для проведения интегрированных мероприятий с целью улучшения характеристик функционирования речных бассейнов.

В подразделе 6) отмечается, что жизнь на территории поймы связана с риском причинения ущерба имуществу и гибели людей, однако она обеспечивается здесь также соответствующими возможностями. При формулировании политики регионального развития следует учитывать риск наводнения в контексте других доминирующих рисков для отдельных лиц, домашних хозяйств и населенных пунктов. Иными словами, политика, направленная на уменьшение опасности наводнений, может одновременно иметь непреднамеренные последствия, заключающиеся в уменьшении возможностей для обеспечения средств к существованию в результате таких мер, как ограничительное регулирование пойм или программы переселения, основанные на недостаточном понимании социально-экономических последствий.

Риски наводнений также связаны с метеорологическими и гидрологическими неопределенностями. Наши сегодняшние знания являются неполными, и, в общем, мы недостаточно точно понимаем действующие причинно-следственные гидрометеорологические процессы. Масштабы будущих изменений невозможно предсказать с достаточной точностью, поскольку эти изменения могут быть случайными (изменчивость погоды и климата), систематическими (изменение климата) или квазициклическими (например, явление Эль-Ниньо). В то же время гидрологическая неопределенность, вероятно, зависит от неопределенностей в социальной, экономической и политической сферах, поскольку наибольшие и наименьшее плохо предсказуемые изменения в этих сферах связаны с увеличением численности населения и его экономической деятельностью.

Применение подхода, основанного на управлении рисками, предусматривает принятие мер, направленных на предотвращение превращения опасного явления в бедствие. Управление рисками наводнений заключается в осуществлении систематических действий в рамках цикла: готовность, реагирование и восстановление и оно должно являться частью ИУВР. Предпринимаемые действия зависят от условий риска в рамках сложившихся социальных, экономических и физических обстоятельств, при этом главное внимание уделяется уменьшению уязвимости.

Управление рисками наводнений также включает усилия, направленные на уменьшение остаточных рисков посредством следующих мер: землепользование с учетом возможности наводнений и территориальное планирование, системы заблаговременных предупреждений, планы эвакуации, подготовка к оказанию помощи в случае бедствий и противопаводковая защитa, и в качестве последней возможности — страхование и другие механизмы сокращения риска.

В подразделе 7) констатируется, что выбор стратегии целиком и полностью зависит от водно-ресурсных и климатических характеристик рассматриваемой речной системы и региона. Три взаимосвязанных фактора определяют, какая стратегия или сочетание стратегий наиболее подходят для конкретного речного бассейна, а именно: погода и климат, характеристики водосборного бассейна и социально-экономические условия в регионе. Характер региональных наводнений и последствия этих наводнений являются функцией этих взаимосвязанных факторов.

В таблице 2 показаны стратегии и варианты, которые обычно используются в управлении наводнениями.

Оптимальность принимаемых решения зависит от того, насколько информация о взаимосвязанных факторах и условиях является полной, определенной и точной. В свете неопределенности в отношении будущего необходимо для планов управления наводнениями принимать стратегии, которые являются гибкими, жизнеспособными и которые могут быть адаптированы к изменяющимся условиям. Такие стратегии должны быть многосторонними и со множеством вариантов.

Интегрированное управление наводнениями исключает отдельные фрагментарные и изолированные перспективы и ошибочное предположение, что некоторые виды вмешательств всегда являются правильными, а другие всегда приводят к плохому результату. При успешном ИУН рассматривается ситуация в целом, сравниваются реально доступные меры и выбирается стратегия или комбинация стратегий, которые больше всего подходят в данной конкретной ситуации. Планы управления наводнениями должны предусматривать оценку, выбор и реализацию тех инженерных и неинженерных мер, которые подходят именно для данного региона, а также должны предусматривать противодействие созданию новых опасных ситуаций или переносу решения какой-либо острой проблемы во времени и в пространстве.

В рамках многих социально-экономических систем стоимость уменьшения риска — чаще всего путем проведения дорогостоящих инженерных мероприятий или осуществления политики, направленной на перемещение с «рискованных» земель, — является просто слишком высокой для того, чтобы быть приемлемой. Побочные эффекты от подобных мероприятий могут также оказаться слишком разрушительными для окружающей среды или вступать в противоречие с целями в области развития общества. В подобных случаях более подходящей стратегией могло бы быть уменьшение уязвимости благодаря обеспечению готовности к бедствиям и принятию чрезвычайных мер по борьбе с наводнениями.

Случаи гибели людей или причинения материального ущерба могут быть сведены к минимуму, если разработаны и хорошо отлажены соответствующие планы реагирования на бедствия, подкрепленные достаточно точными и достоверными прогнозами. Карты опасности затопления, показывающие районы, которым угрожает опасность наводнения с определенной степенью вероятности, обеспечивают наиболее заблаговременные предупреждения о вероятном опасном явлении и помогают населению принимать решения, касающиеся инвестирования в этих районах.