книги / Опасные природные процессы. Вводный курс

Раздел II. Опасные природные процессы

10.3

Ветровые гидрологические воздействия

10.3.1

Типизация и характеристика морских ОПП

К опасным морским гидрологическим явлениям относятся:

ветровые воздействия вихревых образований, включая нагонные навод­ нения;

цунамигенные (эндогенные) наводнения; сильные волнения на море;

сильный тягун, ледяной покров в портах, ледовые явления и обледенение; подмыв морских берегов и пляжей.

На границе атмосферы и гидросферы в зоне экватора и ряде других районов Мирового океана за счет сложных обменных процессов формиру­ ются циклоны, тайфуны, ураганы. Это — огромные атмосферные вихри, зарождающиеся в тропиках и идущие по изогнутым путям к морским по­ бережьям.

Опасные атмосферные вихри. К ним относятся в порядке уменьшения энергии и размеров: циклоны, тайфуны, шквалы, тромбы (торнадо), шква­ лы, смерчи. Они зарождаются вокруг мощных восходящих потоков теплого влажного воздуха, быстро вращаются против часовой стрелки в Северном полушарии и наоборот — в Южном. При этом они смещаются с окружаю­ щей воздушной массой. По пути атмосферные вихри могут подпитываться, но в конечном итоге теряют энергию и гаснут.

Тропические циклоны (ТЦ). В Атлантике ТЦ называют ураганами, на Ти­ хом океане — тайфунами (от кит. тай фын — большой ветер), на севере Ин­ дийского океана — циклонами, на юге Индийского океана — арканами, у берегов Австралии — вилли-вилли. Тропические циклоны — это перемеща­ ющиеся со скоростью от 400 до 700 км/сутки области низкого атмосферно­ го давления диаметром от 60 до 1000 км, в которых происходит интенсив­ ное круговое движение воздушных масс против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой — в Южном. ТЦ зарождаются в тропических ши­ ротах, потом движутся сначала на запад, а затем уклоняются от экватора и у широты 25—35° постепенно поворачивают к востоку (рис. Ю.6).

402

Гшаа W. Гидри шгические и гидрогео югические опасные природные процессы

Рис. 10.6. Распределение морских гидрологических ОПП по миру [Иванов О.П..

Ясаманов Н.А. Земля во Вселенной. № 5. С. 26—32]

По сравнению с циклонами средних широт они имеют меньшие диа­ метр и давление в центре и больший запас влаги. Диаметр зоны с ураган­ ными скоростями в атлантических тропических циклонах 20—150 км, в ти­ хоокеанских до 200 км и даже 300 км. Диаметр зоны штормовых ветров и ливней 100—600 км в атлантических и 200—900 км, а изредка до 1500 км в тихоокеанских. В урагане диаметром 700 км каждую секунду выделяется энергия, эквивалентная мощности взрыва 5 атомных бомб, сброшенных на Хиросиму, а за сутки — энергии Братский ГЭС, выработанной за тысяче­ летие. Они существуют 5—15 дней, максимально до 5 недель, проходят 15— 20 тыс. км. Продолжительность штормовых и ураганных ветров над некото­ рой точкой побережья — от нескольких часов до 4 суток. Зарождаются ци­ клоны над поверхностью океана в широтах 5—30° при температуре воды не менее 27°. Ежегодно возникает до 50 ураганных циклонов. Около 20 из них направляются к нашим берегам, 14 — в Индийском океане идут к Африке, 7—8 — в Атлантике направляются к США и Центральной Америке, 6 — про­ ходят в восточной части Тихого океана к США, остальные — к Австралии и Новой Зеландии.

Шторм силой более 9 баллов имеет скорость 20 м/с, ураган силой 12 бал­ лов — более 35 м/с. Сопутствующие опасные явления: сильные ветры, обиль­ ные осадки, снегозаносы, нагонные наводнения, морские штормы, абразии морских берегов, наводнения. Они ответственны за 90% жертв и ущерба.

Ежегодно над океаном формируется от 80 до 100 тропических циклонов. От вызванных ими ураганов и наводнений ежегодно гибнет около 250 тыс.

403

Раздел !!. Опасные природные процессы

человек. От катастрофических последствий тропических циклонов страда­ ет население 50 стран.

Современные процессы потепления климата существенно усиливают процессы обмена между атмосферой и гидросферой, что в свою очередь активно отражается на интенсивности циклонической деятельности.

Следствием сильного ветра, возникающего при сильных циклонах, яв­ ляются сильные волнения на море (волнение моря более 5 баллов). В табл. 10.7 приведена шкала силы морских волн.

Таблица 10.7

Шкала силы морских волн (степени ветрового волнения и глубины распространения)

Перечень воздействий сильных волнений:

представляет опасность для всех видов мореплавания. Угрожает безо­ пасности навигации;

представляет большую опасность в зонах интенсивного движения судов; оказывает определяющее влияние на скорость движения судов и их ус­

тойчивость; возникает риск для жизни в момент аварии, во время и после оставле­

ния судна; возможны затруднения при транспортировке плотов, буксировке барж;

могут опрокинуться плавкраны; возможно ухудшение управляемости судном;

404

Глава W. Гидроюгические и гидрогеологические опасные природные процессы

создается угроза столкновения всех подвижных средств на море; у побережья возникает сильный прибой, который приводит к разруше­

нию гидротехнических сооружений: отступает береговая черта; смещается часть песчаных пляжей;

нарушается экологическое равновесие; ограничивается «питание» моря твердыми стоками;

поглощает огромные площади пляжей, сельскохозяйственных угодий.

Рекомендации:

запретить выход в море всех прогулочных, маломерных и малотоннаж­ ных рыболовных судов;

предпринять меры предосторожности для защиты груза; изменить маршрут движения судов с сыпучими и палубными грузами;

на судах: постоянно контролировать правильность размещения грузов, организовать оперативное гидрометеорологическое обеспечение, иметь запа­ сы топлива, провизии; брусья; маты; быстросхватывающий цемент, пластырь; восстановить нарушенный деятельностью человека естественный про­

цесс саморегуляции и взаимодействия моря и суши; возводить надолбы, волнорезы и другие искусственные берегозащитные

сооружения; произвести отсыпку пляжеобразующего материала в местах заранее рас­

считанных точек; найти способ перехвата доставляемых реками твердых стоков и напра­

вить их на береговосстановительные цели.

10.3.2

Ветровой нагон

Следствием сильных циклонов, особенно тропиче­ ских циклонов, является сильный ветер, перемещающий большие массы во­ ды на большой площади. Разгоняющаяся масса воды волнами обрушивает­ ся на берег.

Из 200 столиц мира примерно половина находится в морских устьях рек. 17 из 23 городов-миллионеров с численностью населения свыше 5 млн че­ ловек также расположены в устьях рек. Многие из них оказываются во вла­ сти грозных стихийных сил природы.

Угрозу для приморских районов, лежащих на пути движения циклонов, представляют нагонные наводнения. Причина их возникновения заключает­ ся в образовании длинной волны в центре действия циклона при его про­ хождении над морем. При подходе к побережью в районе шельфовой зоны высота волны резко возрастает. Ее существенному увеличению способству­

405

Разбег //. Опасные природные процессы

ют сужения в заливах и эстуариях. Особую опасность нагонные наводнения представляют на побережьях с пологими невысокими берегами (как, напри­ мер, в Санкт-Петербурге) или же там. где 25% территории находится ниже уровня моря (как, например, в Нидерландах).

Нагонные наводнения обычно вызываются сильными штормами, ливня­ ми и ураганным ветром. По своим последствиям они могут быть особенно тяжелы, если по времени совпадут с приливом. В XX в. самое значительное нагонное наводнение в Европе произошло в начале 1953 г. в Нидерландах: защитные дамбы были разрушены на значительном участке побережья стра­ ны, и морские воды проникли в глубь территории на расстояние до 100 км. В устьях рек Рейн, Маас, Шельда уровень воды поднялся на 3—4 м. В целом было затоплено приблизительно 8% территории страны, погибло 2 тыс. че­ ловек. В 1970 г. на территории Бангладеш и Индии в дельте Ганга катастро­ фическое нагонное наводнение затопило более 20 тыс. км2. Скорость ветра достигала 200 км/ч, высота нагонной волны была около 10 м. Поскольку наводнением на огромной территории были уничтожены практически все источники питьевой воды, в условиях жаркого тропического климата нача­ лись повальные эпидемии тифа и холеры. По некоторым оценкам, жертвами этого наводнения стали 1,5 млн человек. Нагонным наводнениям подверга­ ется Лондон: с XI11 в. зафиксировано более 10 катастрофических наводне­ ний. С момента основания Санкт-Петербурга и по сей день зарегистрирова­ но более 300 наводнений, из них более чем в 260 случаях вода поднималась выше 1,5 м над ординаром.

Самым памятным для Санкт-Петербурга было наводнение 7 ноября 1824 г. День 6 ноября накануне наводнения был дождливым, дул сырой и пронзительный юго-западный ветер. К вечеру ветер усилился, и вода в Неве сильно поднялась. Многочисленные реки и каналы невской дельты слились с водами, покрывающими улицы. Вода продолжала прибывать. В середине дня ветер достиг особой силы. Под натиском яростных волн и ураганного ве­ тра рушились стены домов, срывались крыши, падали вырванные с корнем деревья. Именно это катастрофическое наводнение было описано в знамени­ той поэме А.С. Пушкина «Медный всадник».

Наводнение 1824 г. принесло Санкт-Петербургу огромные убытки. Было полностью разрушено 324 дома, повреждено 3257 разных строений (т.е. по­ ловина всех имевшихся). Из 94 судов, стоявших в гавани, удалось спасти только 12. Погибло несколько сотен человек. Долгое время в городе свиреп­ ствовали простудные заболевания. Цены на продукты питания, сено и дрова резко подскочили. Еще долгое время спустя это наводнение именовалось «потопом».

...Погода пуще свирепела, Нева вздувалась и ревела, Котлом клокоча и клубясь.

И вдруг, как зверь остервенясь.

406

Глава 10. Гидрологические и гидрогеологические опасные природные процессы

На город кинулась. Пред нею Все побежало, все вокруг Вдруг опустело — воды вдруг Втекли в подземные подвалы,

Крешеткам хлынули каналы,

Ивсплыл Петрополь. как тритон. По пояс в воду погружен.

Осада! Приступ! Злые волны, Как воры, лезут в окна. Челны

Сразбега стекла бьют кормой. Лотки под мокрой пеленой, Обломки хижин, бреемы, кровли. Товар запасливой торговли, Пожитки бедной нишеты. Грозой снесенные мосты, Гроба размытого кладбища Плывут по улицам!

А. С. Пушкин. «Медный всадник»

Факторы опасности ветровых (нагонных) наводнений: сильный ветер, нагонные волны и интенсивные осадки. Разрушительная способность вы­ ражается в баллах и зависит от скорости ветра.

Условия возникновения ветровых наводнений:

1.Сильные ветры при прохождении циклонов вызывают усиленное вол­ нообразное движение морских вод в сторону наветренного берега. У побе­ режья происходит подъем уровня воды.

2.В центре циклона образуется длинная волна, ее длина во много раз превышает глубину акватории, где она движется.

3.Сейши — свободные колебания воды без ее перемещения вдоль по­ верхности около одного или нескольких центров, происходящие по инерции после ослабления ветра.

4.Пологий, низкий морской берег.

Таким образом, морские нагоны чаще всего являются следствием совме­ стного действия всех четырех факторов (Финский залив Ленинграда, Нидер­ ланды). Барическое поднятие уровня моря достигает 1 м, редко 2,5 м; длин­ ные волны, обусловленные собственно нагоном, могут достигать 8—12 м, короткие ветровые волны — до 2,5 м.

Согласно историческим наблюдениям, уровень моря может подняться на 4—5 м на Охотском побережье, на 6—8 м — на атлантическом берегу США, на 8—10 м — в Японии, на Филлипинах, Гавайях, на 11 — 12 м — в дельте Ганга, Бангладеш, на 12—13 м — в Австралии. Гребни волн могут подниматься на 4—5 м над штилевым морем. Передняя волна нагона идет стеной высотой в несколько метров, опережая ветер на время до получаса.

407

Pcndei 11. Опасные природные процессы

Максимальный уровень нагона держится 10—20 мин, затем до 10 ч сохра­ няется более низкий уровень.

Ураганы держат после наводнений 2-е место по числу бедствий, а по числу жертв — 1-е и по ущербу входят в основную группу.

В устьях рек со слабым уклоном нагонные волны уходят далеко вверх и подпруживают реку в нижнем течении, вызывая подъем воды и затопление. На Амазонке нагонная волна от прилива проходит 1400 км, и высота ее иногда достигает 3 м. При совпадении прихода циклона с приливом нагон сильнее.

Перечень воздействий морского наводнения:

ухудшает плодородие почв из-за вторжения соленых вод; заливает подъездные пути к причалам, склады;

соленая морская вода проникает в подземные водоносные слои, слу­ жащие источником питьевой воды;

затопляет населенные пункты в низких прибрежных районах; разрушает береговые и прибрежные сооружения, происходит размыв

берегов; подтапливает сооружения;

происходит засоление земель.

Рекомендации по превентивным мерам:

разработать план эвакуации на случай чрезвычайных обстоятельств; регулировать землепользование, например, отвести землю под парко­

вую зону; уменьшить плотность застройки; иметь дополнительные подъездные пути к причалам, складам; избегать строительства новых предприятий;

использовать водонепроницаемые материалы для фундаментов и стен; создать запасы песка, шебня, бута;

построить валы, насыпи и другие водозащитные сооружения; выявить участки возможного проседания грунта; соорудить приподнятые площадки в качестве временного убежиша; про­

чистить канализацию; довести до руководителей предприятий и населения сведения о границах

возможной зоны затопления, сигналах и способах оповещения об угрозе за­ топления и о местах, куда должно эвакуироваться население по сигналу опо­ вещения;

предпринять все меры по вывозу имущества и грузов с территории пор­ та, подверженной наводнению:

укрепить берега, набережные мешками с песком, насыпать дополни­ тельный грунт в виде плотины вдоль берегов;

оповестить население по радио и ТВ; вывести портовую технику с территории порта: закрепить краны; убрать

с прибрежных сооружений лодки, грузы и т.п.; изменить порядок трудовой деятельности;

408