Гидрологи СПбГУ разработали программу для расчета характеристик прорывных паводков. Она позволяет предсказывать разрушения грунтовых плотин, удерживающих водохранилища, а также прорывы ледниковых озер в горах, подпруженных моренными дамбами. Решение поможет экстренным службам и местным жителям заранее готовиться к опасным природным явлениям.
Фото предоставлено В.А. Распутиной
Прорывы грунтовых плотин водных объектов — водохранилищ и озер — чрезвычайно опасные явления, которые нередко сопровождаются масштабным затоплением территорий, разрушением зданий и даже гибелью людей. В зоне риска находятся, в первую очередь, горные районы: неустойчивые ледниковые озера способны неожиданно спускаться, то есть терять объемы воды, из-за влияния резкого потепления или экстремальных осадков. Под угрозой находятся и водохранилища: в том числе аномальные ливни повлияли на прорыв земляного вала Геджухского водохранилища в Дагестане этой весной, что привело к сильнейшим наводнениям и объявлению режима ЧС в регионе.
Важный вклад в решение проблемы внесли ученые СПбГУ, которые разработали программу для расчета характеристик прорывных паводков OutburstFloodFormation. Она способна предсказать параметры возможного прорыва грунтовой плотины (время разрушения, максимальный расход воды, объем прорывного паводка, размеры прорана), подпруживающей озеро или водохранилище, на основании информации о размере дамбы, ее высоте над уровнем озера, составе и свойствах грунта, а также других данных.
«Сегодня существуют различные методики моделирования прорывных паводков: одни используют эмпирические зависимости, другие при относительной сложности расчетов не учитывают неоднородность грунтовой плотины и различия в механизмах прорыва. Уникальность нашего решения заключается в том, что мы придумали, как рассчитывать неоднородность грунтовой плотины, ведь грунт имеет различные водно‑физические свойства в различных точках, а также рассмотрели два основных механизма прорыва: перелив и размыв фильтрационного канала в теле дамбы», — рассказала руководитель исследования, и.о. заведующего кафедрой гидрологии суши, доцент СПбГУ кандидат географических наук Галина Пряхина.
Программа предназначена для расчета характеристик прорывов водных объектов, которые располагаются в труднодоступных горных районах, где нет гидрологических постов, а значит, для расчетов необходимо собирать информацию во время экспедиций или пользоваться спутниковыми снимками. Исследователи проверили работу программы на примере трех озер, где уже происходили прорывные паводки: Башкара на Кавказе, Нурган в Монголии и спустившееся в 2012 году озеро Маашей на Алтае.
В ближайших планах ученых — добавить в программу блок расчета притока воды, чтобы при моделировании принимать во внимание, сколько воды поступает в озеро из-за осадков или в результате таяния ледников. Это позволит более точно прогнозировать, как поведет себя вся озерная система.
«Во время разрушения плотины максимальные расходы, то есть самые большие объемы воды, которые проходят через проран (место прорыва) за единицу времени, могут меняться от 1000 до 50 000 м³/с. Для сравнения, этот показатель у Ниагарского водопада в пиковые моменты составляет около 6000 м³/с. Размеры проранов могут достигать сотни метров в ширину и десятки метров в глубину. Словом, в чрезвычайных ситуациях вода вырывается в долину очень быстро — всего за несколько часов. Это и создает катастрофические последствия для людей и инфраструктуры, расположенной ниже», — отметила Галина Пряхина.
Подробнее о разработке ученых СПбГУ читайте на портале «СПбГУ в деле».
Информация и фото предоставлены пресс-службой СПбГУ
Источник фото: В.А. Распутина
