3.1.3. Гідросферні небезпеки

До небезпек гідросфери відносяться повені та цунамі. Повіддям називають відносно тривале збільшення водоносності річок, супроводжуване підвищенням рівня води, яке повторюється щороку протягом одного й того самого сезону.

Паводок  порівняно короткочасне та неперіодичне підняття рівня води. Паводки, що відбуваються один за одним можуть утворити повіддя, а останнє  повінь.

Під терміном підтоплення мається на увазі комплекс явищ, характерних переважно для господарсько освоєних територій, які призводять до стійкого підвищення рівня ґрунтових вод чи вологості порід зони аерації, що ускладнюють або унеможливлюють нормальну експлуатацію господарських об’єктів [1]. Процеси підтоплення територій можуть визначатися природними, антропогенними факторами та їх поєднанням. Природне підтоплення пов’язане з періодами максимального випадіння опадів, підвищення рівня ґрунтових вод на ділянках їх неглибокого залягання, підвищення вологозапасів в зоні аерації. Природне підтоплення може мати сезонний, багаторічний, віковий чи більш подовжений характер у відповідності з циклічними змінами клімату за сприятливих для цього процесу морфоструктурних, ландшафтних і гідрогеологічних умов. До природно підтоплених можуть бути віднесені заплави річок, багаточисельні поди та блюдця, заболочені масиви.

Антропогенне підтоплення територій виникає під впливом порушення природної структури балансу підземних вод і вологопереносу в зоні аерації, який зумовлений зростанням живлення насиченої і ненасиченої волого- і водообмінної геосистем чи погіршенням умов розвантаження підземних вод під впливом господарської діяльності. Найбільший вплив на зміни масштабів поширення підтоплення здійснює поєднання антропогенних і природних чинників, яке набуває найбільшого значення в умовах відносно стабільного впливу антропогенних чинників і зміни природних факторів, пов’язаних з циклічними змінами кліматичних характеристик.

До підтоплення призводить зниження природної дренованості території. Цьому сприяють наступні причини: збільшення площі ріллі і забудова заплавних ділянок річок і балок, що сприяє їх замуленню та погіршенню зв’язку підземних і поверхневих вод; засипка, ліквідація природних дрен; будівництво каскаду ставків на малих річках, що створює підпір і погіршує умови поверхневого стоку; підпір ґрунтових вод у зв’язку із створенням каскадів водосховищ; застосування шлюзової системи весняної затримки води (штучні паводки). Водосховища призводять до порушення природного водного балансу в регіональних масштабах, накопиченню природних запасів підземних вод, зменшенню темпів водообміну в системі напірних горизонтів і збільшенню водообміну ґрунтового горизонту з поверхнею. Як наслідок крім підтоплення земель відбувається активізація процесів просадки, карстування у верхніх зонах і наростання застійності в режимі напірних горизонтів.

Більшість дослідників зростаюче в останні роки підтоплення земель пов’язує із збільшенням атмосферних опадів. Дійсно, за межами зони сезонних змін рівня ґрунтових вод, пов’язаних з коливанням рівня води у водосховищах, відмічаються багаторічні зміни ґрунтових вод, які корелюються з сумою річних опадів. При цьому вказані зміни відбуваються на новому висотному положенні рівня, обумовленому підпором водосховища.

Однак у зв’язку з підпором водосховищ тенденція підвищення рівня ґрунтових вод при атмосферних опадах, близьких до багаторічної норми, призводить до збільшення загрози підтоплення земель у перспективі. Навіть при сумі річних опадів лише на 10-20% вищих за норму спостерігається активне збільшення підтоплення не тільки на незахищених територіях, але і в межах захищених масивів. Отже, збільшення опадів на 30-35% вище за норму може призвести до загрозливого стану на цих масивах.

Провідним чинником підтоплення орних земель і сільських населених пунктів є зрошувальні меліорації. За наявності горизонтального і вертикального дренажу рівні ґрунтових вод можна знизити до необхідної глибини, але прилеглі богарні землі при цьому залишаться все одно підтопленими. Вплив зрошення на водний режим проявляється через такі процеси: переформування областей живлення, транзиту і розвантаження ґрунтових вод за рахунок фільтрації з каналів та інфільтрації поливних вод на зрошуваних ділянках; зростання ролі атмосферних опадів як режимоутворюючого фактора при підйомі ґрунтових вод і відповідного збільшення інфільтраційного живлення; зростання інтенсивності водообміну між поверхневими і підземними водами, погіршення умов природної захищеності підземних вод, пов’язаного із зменшенням зони аерації тощо.

Важливим джерелом надмірного зволоження порід і підвищення рівня ґрунтових вод в межах забудованих територій промислово-міських агломерацій є інфільтрація втрат з водопровідних, каналізаційних і промислових комунікацій. Додатковими джерелами підтоплення цих територій є погіршення поверхневого стоку, ліквідація природних дрен і зниження щільності ґрунтів по контурах споруд, а також різке скорочення випаровування під впливом екранізації поверхні асфальтуванням, фундаментами тощо.

Таким чином, розглянуті вище явища мають комплексний вплив і призводять до процесів підтоплення значних площ на території України. Так, у 1999р. підтопленню було піддано майже 280 тис. га земель, з них 78 тис. га в межах 1646 населених пунктів (табл.).

Надзвичайно гострою постає проблема підтоплення земель на півдні України, яке в останні роки і особливо взимку 1998 р. спричинило найбільші негативні наслідки. У зоні стихійного лиха опинились Херсонська, Миколаївська, Запорізька, Дніпропетровська, Донецька, Луганська, Одеська області і АР Крим.

Підтоплення зазнали більше тисячі населених пунктів, 23 тис.га сільськогосподарських земель, у тому числі 14 тис.га – зрошуваних. У населених пунктах підтоплені більше 53 тис. житлових будинків і садиб. В окремих районах підтоплення територій супроводжувалося проявами зсувної активності ґрунту.

Підтоплення зазнали території, на яких розташовано багато осередків забруднення довкілля – місця складування мінеральних і органічних добрив, отрутохімікатів, тваринницькі ферми і вигрібні ями, смітники, нафтосховища, склади пально-мастильних матеріалів, кладовища тощо. В результаті виникла загроза забруднення питної води, річок і водойм, ускладнилась санітарно-епідеміологічна ситуація.

Усе це в поєднанні з економічними негараздами створює надзвичайно важкі умови для проживання людей.

Слід зауважити, що в межах Степу є території з природними ознаками гідроморфного режиму. Це поди, степові блюдця, низькі прибережні території та ін. Водний режим півдня України визначається геологічними, гідрогеологічними і орографічними особливостями, структурою та характером гідрографічної мережі, які зумовлюють розвантаження підземних водоносних горизонтів і поверхневий стік у напрямку Причорноморської низовини. Цей природний фон в значній мірі порушений інтенсивним сільськогосподарським освоєнням і суцільною розораністю земель, вирубкою байрачних лісів, експлуатацією річкових заплав, надзвичайно масштабною каскадною зарегульованістю річок, створенням великих зрошувальних систем і каналів тощо.

В результаті здійснення крупномасштабного водогосподарського і меліоративного будівництва в країні створено Північно-Кримський канал, канали Дніпро-Кривий Ріг, Дніпро-Донбас, Каховський та інші, які сприяли розвитку зрошувальної меліорації. Джерелами водопостачання зрошувальних меліорацій служить значна кількість водосховищ та ставків.

Повінь  значне затоплення водою місцевості у результаті підйому рівня води у річці, озері або морі, який може бути викликаний різними причинами. Це найпоширеніша природна небезпека. Повінь відбувається через різке збільшення кількості води в річці, внаслідок танення снігу або льодовиків, розташованих у її басейні, а також у результаті випадання сильних опадів. Повені нерідко викликаються загромадженням русла льодом під час льодоходу (затор) або закупорюванням русла внутрішнім льодом під нерухомим крижаним покривом і утворенням крижаної пробки, виникають під дією вітрів, які заганяють воду з моря і викликають підвищення рівня за рахунок затримки у гирлі принесеної річкою води. Ці повені називають загінними.

На морських узбережжях та островах повені можуть виникати у результаті затоплення хвилею, яка утворюється під час землетрусів, виверженнях вулканів, цунамі. Повені загрожують майже 3/4 земної поверхні. За даними ЮНЕСКО, від річкових повеней загинуло у 1947-67 рр. близько 200000 людей. Спеціалісти вважають, що людям загрожує небезпека, коли шар води досягає 1 м, а швидкість потоку перевищує 1 м/с. Підйом води на 3 м вже призводить до руйнування будівель. Повені постійно супроводжують людство і приносять велику матеріальну шкоду.

Дуже сильна повінь, яка сталася приблизно 5600 років тому у долині Тигру та Євфрату в Месопотамії, мала настільки серйозні наслідки, що знайшла відображення у Біблії як всесвітній потоп. Значна частина Голландії знаходиться нижче рівня моря. Тому тут здавна почали споруджувати дамби. У 1953 р. сталася сильна повінь, за якої рівень води досяг 4,6 м. Захисні споруди не витримали. Загинуло більше 18000 осіб. У 1957 р. було започатковане будівництво нових захисних споруд. Гамбург, віддалений на 100 км від гирла Ельби, періодично затоплюється у результаті штормових нагонів у Північному морі. У 1981 р. підйом води склав 5,8 м. Катастрофічні підйоми води у Темзі відбувалися багато разів за час існування Лондону і супроводжувалися людськими жертвами. Острова дельти Неви, на яких був заснований Санкт-Петербург, з 1703 р. більше 260 разів заливалися водою.

Але вітер не єдина причина повені. Іноді може бути повне безвітря, а повінь все рівно відбувається. Причиною таких повеней були довгі хвилі, що виникають на морі під впливом циклону. Довга хвиля зі швидкістю 50-60 км/ год рухається у Фінську затоку, стає більш високою на мілководді та у затоці, що звужується, і перешкоджає річковому стоку. За одночасної дії усіх можливих факторів підйом рівня води у дельті Неви може досягти 550 см. Загибель людей під час повені, велика матеріальна шкода, завдана нею, примушує людей вивчати ці явища та знаходити способи захисту від них.

Повені на річках за висотою підйому води, площі затоплення та величині збитків поділяються на 4 категорії: низькі (малі), високі (середні), видатні (великі) та катастрофічні. Існує класифікація повені за ознакою причин.

Частота повеней різна у різних регіонах. Низькі повені повторюються через 510 років, високі  через 2025 років, видатні  через 50100 років, катастрофічні не частіше одного разу на 100200 років. Тривалість повеней від кількох до 8090 днів.

Захист людей в умовах повеней включає повідомлення, евакуацію людей та інші заходи відповідно до планів боротьби із повенями та захисту населення.

Найефективніший спосіб боротьби із річковими повенями  регулювання річкового стоку шляхом створення водосховищ.

Для захисту від повеней у Голландії, Германії, Англії та інших країнах будують спеціальні захисні споруди. Для захисту від водяної стихії у дельті Неви будується захисний комплекс завдовжки більше 25 км у поперечнику, населений пункт Горська  Кронштадт  Ломоносов. У конструкції комплексу передбачені пропускні споруди для судноплавства, водопропускні споруди, кам’яні та земельні дамби, що піднімаються над гладінню затоки на 8 м.

Цунамі  це гравітаційні хвилі дуже великої довжини, які виникають у результаті зсуву вверх або вниз великих ділянок дна під час сильних підводних землетрусів, рідше вулканічних вивержень.

Через малу здатність води до стискання та через швидкість процесу деформації ділянок дна стовп води, що спирається на них, також пересувається, не встигаючи розтікатися. В результаті на поверхні води утворюється певне підвищення або зниження. Збурення, що утворилося, переходить у коливальний рух товщі води, що поширюється зі швидкістю, пропорційної квадратному кореню глибини моря (501000 км/год). Відстань між сусідніми гребенями хвиль знаходиться у межах 51500 км. Висота хвиль в області їх виникнення знаходиться у межах 0,15 м, біля узбережжя  до 10 м, а у клиноподібних бухтах, долинах річок  більше 50 м. У глиб суходолу цунамі можуть поширюватися до 3 км.

Відомо більше 1000 випадків цунамі, з них близько 100 із катастрофічними наслідками.

Основний район, де виявляються цунамі  узбережжя тихого океану (80 % випадків), а також Атлантичний океан, і рідше Середземне море. Цунамі дуже швидко досягають берега. Маючи велику енергію, що досягає іноді 10²⁰ ерг, цунамі роблять великі руйнування і становлять загрозу для людей.

Надійного захисту від цунамі немає. Заходами із часткового захисту є спорудження хвилерізів, молів, насипів, садіння лісових смуг, улаштування гаваней. Цунамі не являє небезпеки для кораблів у відкритому морі.

Важливе значення для захисту населення від цунамі мають служби попередження про наближення хвиль, які працюють на засадах попереджувальної реєстрації землетрусів береговими сейсмографами.