Наводнение — это перелив воды ( или редко других жидкостей ), который затапливает землю, которая обычно сухая. [1] В значении «текущая вода» это слово может также применяться к притоку прилива . Наводнения вызывают значительную озабоченность в сельском хозяйстве , гражданском строительстве и здравоохранении . Изменения окружающей среды, вызванные человеком, часто увеличивают интенсивность и частоту наводнений. Примерами изменений, вызванных человеком, являются изменения в землепользовании, такие как вырубка лесов и удаление водно-болотных угодий , изменения в русле водных путей или контроль наводнений , например, с помощью дамб . Глобальные экологические проблемы также влияют на причины наводнений, а именно изменение климата , которое вызывает интенсификацию водного цикла и повышение уровня моря . [2] : 1517 Например, изменение климата делает экстремальные погодные явления более частыми и сильными. [3] Это приводит к более интенсивным наводнениям и повышению риска наводнений. [4] [5]
Естественные типы наводнений включают речные разливы, затопления грунтовыми водами, прибрежные затопления и городские наводнения, иногда называемые внезапными наводнениями. Приливные наводнения могут включать элементы как речных, так и прибрежных процессов затопления в эстуарных областях. Существует также преднамеренное затопление земель, которые в противном случае оставались бы сухими. Это может иметь место в сельскохозяйственных, военных или речных целях управления. Например, сельскохозяйственные наводнения могут происходить при подготовке рисовых полей для выращивания полуводного риса во многих странах.
Наводнение может произойти из-за перелива воды из водоемов, таких как река , озеро , море или океан. В этих случаях вода переливается через дамбы или прорывает их , в результате чего часть этой воды выходит за пределы своих обычных границ. [6] Наводнение может также произойти из-за накопления дождевой воды на насыщенной земле. Это называется площадным наводнением . Размер озера или другого водоема естественным образом меняется в зависимости от сезонных изменений количества осадков и таяния снега. Однако эти изменения в размере не считаются наводнением, если они не затапливают имущество или не топят домашних животных .
Наводнения также могут происходить в реках, когда скорость потока превышает пропускную способность речного русла , особенно на изгибах или излучинах водного пути . Наводнения часто наносят ущерб домам и предприятиям, если эти здания находятся в естественных поймах рек. Люди могли бы избежать ущерба от речных наводнений, переехав подальше от рек. Однако люди во многих странах традиционно жили и работали у рек, потому что земля там обычно плоская и плодородная . Кроме того, реки обеспечивают легкое перемещение и доступ к торговле и промышленности.
Наводнение может повредить имущество, а также привести к вторичным последствиям. К ним относятся в краткосрочной перспективе возросшее распространение заболеваний, передающихся через воду , и трансмиссивных заболеваний , например, заболеваний, переносимых комарами. Наводнение также может привести к долгосрочному перемещению жителей. [7] Наводнения являются областью изучения гидрологии и гидротехники .
Значительная часть населения мира проживает в непосредственной близости от основных береговых линий , [8] в то время как многие крупные города и сельскохозяйственные районы расположены вблизи пойм . [9] Существует значительный риск увеличения прибрежных и речных наводнений из-за изменения климатических условий. [10]
Наводнения могут происходить на плоских или низменных территориях, когда вода поступает в виде осадков или таяния снега быстрее, чем она может просочиться или стечь . Избыток накапливается на месте, иногда на опасных глубинах. Поверхностная почва может стать насыщенной, что эффективно останавливает инфильтрацию, где уровень грунтовых вод неглубокий, например, в пойме , или от сильного дождя от одного или серии штормов . Инфильтрация также происходит медленно или незначительно через мерзлую землю, скалу, бетон , мощение или крыши. Площадное затопление начинается на плоских территориях, таких как поймы, и в местных понижениях, не связанных с речным руслом, потому что скорость потока по суше зависит от уклона поверхности. Бессточные бассейны могут испытывать площадное затопление в периоды, когда осадки превышают испарение. [11]
Наводнения происходят во всех типах рек и ручьевых русел, от самых маленьких эфемерных ручьев во влажных зонах до обычно сухих русел в засушливом климате и крупнейших рек мира . Когда поверхностный поток происходит на вспаханных полях, это может привести к грязевому наводнению , когда осадки подхватываются стоком и переносятся в виде взвешенных веществ или донных наносов . Локальное наводнение может быть вызвано или усугублено дренажными препятствиями, такими как оползни , лед , мусор или бобровые плотины.
Медленно поднимающиеся наводнения чаще всего случаются в крупных реках с большими водосборными площадями . Увеличение потока может быть результатом продолжительных осадков, быстрого таяния снега, муссонов или тропических циклонов . Однако в районах с сухим климатом на крупных реках могут происходить быстрые наводнения, поскольку они могут иметь большие бассейны, но маленькие речные русла, а на небольших участках этих бассейнов осадки могут быть очень интенсивными.
В чрезвычайно плоских районах, таких как долина реки Ред-Ривер на севере Миннесоты , Северной Дакоты и Манитобы , может произойти тип гибридного речного/площадного наводнения, известного на местном уровне как «затопление суши». Это отличается от «потока суши», определяемого как «поверхностный сток». Долина реки Ред-Ривер — это бывшее ледниковое ложе, созданное озером Агассис , и на протяжении 550 миль (890 км) русло реки опускается всего на 236 футов (72 м), что соответствует среднему уклону около 5 дюймов на милю (или 8,2 см на километр). [12] На этой очень большой территории весеннее таяние снега происходит с разной скоростью в разных местах, и если зимний снегопад был сильным, быстрое таяние снега может вытолкнуть воду из берегов притока реки, так что она движется по суше, в точку ниже по течению реки или полностью в другое русло. Наводнение на суше может быть разрушительным, потому что оно непредсказуемо, может произойти очень внезапно с удивительной скоростью, и на такой плоской земле оно может длиться мили. Именно эти качества отличают его от простого «наземного потока».
Быстрые наводнения, включая внезапные паводки , чаще происходят на небольших реках, реках с крутыми долинами, реках, которые текут большую часть своей длины по непроницаемой местности или обычно сухим руслам. Причиной могут быть локальные конвективные осадки (интенсивные грозы ) или внезапный сброс из водохранилища выше по течению, созданного за плотиной , оползнем или ледником . В одном случае внезапный паводок убил восемь человек, наслаждавшихся водой в воскресенье днем у популярного водопада в узком каньоне. [ необходима цитата ] Без каких-либо наблюдаемых осадков скорость потока увеличилась примерно с 50 до 1500 кубических футов в секунду (от 1,4 до 42 м 3 /с) всего за одну минуту. [13] Два более крупных наводнения произошли на том же месте в течение недели, но в те дни у водопада никого не было. Смертоносное наводнение произошло из-за грозы над частью водосборного бассейна, где обычны крутые, голые скальные склоны, а тонкая почва уже была насыщена.
Внезапные наводнения являются наиболее распространенным типом наводнений в обычно сухих руслах в засушливых зонах, известных как arroyos на юго-западе США и под многими другими названиями в других местах. В этой обстановке первая прибывающая вода наводнения истощается, смачивая песчаное русло потока. Таким образом, передний край наводнения продвигается медленнее, чем более поздние и более высокие потоки. В результате восходящая ветвь гидрографа становится все более быстрой по мере того, как наводнение движется вниз по течению, пока скорость потока не станет настолько большой, что истощение за счет смачивания почвы станет незначительным.
Прибрежные районы могут быть затоплены штормовыми нагонами в сочетании с высокими приливами и крупными волновыми явлениями в море, что приводит к волнам, перекрывающим защиту от наводнений, или в тяжелых случаях к цунами или тропическим циклонам. Штормовой нагон , как от тропического циклона , так и от внетропического циклона , попадает в эту категорию. Штормовой нагон - это "дополнительный подъем воды, вызванный штормом, сверх прогнозируемых астрономических приливов". [14] Из-за последствий изменения климата (например, повышения уровня моря и увеличения экстремальных погодных явлений) и увеличения населения, проживающего в прибрежных районах, ущерб, наносимый прибрежными наводнениями, усилился, и пострадало больше людей. [15]
Наводнения в устьях рек обычно вызваны сочетанием штормовых нагонов, вызванных ветрами и низким барометрическим давлением , а также больших волн, встречающихся с сильными речными потоками вверх по течению.
Намеренное затопление земель, которые в противном случае оставались бы сухими, может иметь место в сельскохозяйственных, военных или речных целях. Это форма гидротехники . Сельскохозяйственное затопление может происходить при подготовке рисовых полей для выращивания полуводного риса во многих странах.
Затопление для управления рекой может происходить в форме отвода паводковых вод в реке на стадии паводка вверх по течению от территорий, которые считаются более ценными, чем территории, которые приносятся в жертву таким образом. Это может быть сделано ad hoc [ 17] или постоянно, как в так называемых overlaten (буквально «спусках»), преднамеренно пониженном сегменте в голландских прибрежных дамбах, таких как Beerse Overlaat на левой дамбе Мааса между деревнями Гассель и Линден, Северный Брабант .
Военное затопление создает препятствие на поле боя, которое должно воспрепятствовать движению противника. [18] Это может быть сделано как в наступательных, так и в оборонительных целях. Кроме того, поскольку используемые методы являются формой гидротехники, может быть полезно различать контролируемые и неконтролируемые затопления. Примерами контролируемых затоплений являются затопления в Нидерландах во времена Голландской республики и ее государств-преемников в этой области [19] [20] и проиллюстрированные двумя Голландскими водными линиями , Стеллинг-ван-Амстердам , Фризской водной линией , линией Эйссел , линией Пил-Раам и линией Греббе в этой стране.
Чтобы считаться контролируемым , военное затопление должно учитывать интересы гражданского населения, позволяя им своевременно эвакуироваться , делая затопление обратимым и предпринимая попытки минимизировать неблагоприятное экологическое воздействие затопления. Это воздействие может быть также неблагоприятным в гидрогеологическом смысле, если затопление длится долгое время. [21]
Примерами неконтролируемых наводнений являются вторая осада Лейдена [22] в первой половине Восьмидесятилетней войны , затопление долины реки Изер во время Первой мировой войны [23] и наводнение Вальхерена , а также наводнение Вирингермера во время Второй мировой войны .
Наводнения вызываются многими факторами или комбинацией любого из них: обычно продолжительные сильные ливни (локально сконцентрированные или по всему водосборному бассейну), очень ускоренное таяние снега , сильные ветры над водой, необычные высокие приливы, цунами или разрушение плотин, дамб , отстойников или других сооружений, которые удерживали воду. Наводнение может усугубляться увеличением количества непроницаемой поверхности или другими стихийными бедствиями, такими как лесные пожары, которые сокращают запасы растительности, способной поглощать осадки.
Во время дождя часть воды задерживается в прудах или почве, часть впитывается травой и растительностью, часть испаряется, а остальная часть перемещается по земле в виде поверхностного стока . Наводнения происходят, когда пруды, озера, русла рек, почва и растительность не могут впитать всю воду.
Это усугубляется деятельностью человека, такой как осушение водно-болотных угодий, которые естественным образом хранят большое количество воды, и строительство мощеных поверхностей, которые не впитывают воду. [24] Затем вода стекает с земли в количествах, которые не могут быть перенесены в русла рек или удержаны в естественных прудах, озерах и искусственных водохранилищах . Около 30 процентов всех осадков становятся стоком [25] , и это количество может быть увеличено за счет воды от таяния снега.
Наводнение на реке часто вызывается сильным дождем, иногда усиливающимся из-за таяния снега. Наводнение, которое быстро нарастает, без предупреждения или с небольшим предупреждением, называется внезапным наводнением . Внезапные наводнения обычно возникают из-за интенсивных осадков на относительно небольшой территории или если территория уже была насыщена предыдущими осадками.
Количество, местоположение и время поступления воды в дренажный канал из естественных осадков и контролируемых или неконтролируемых сбросов водохранилищ определяют поток в местах ниже по течению. Некоторые осадки испаряются, некоторые медленно просачиваются через почву, некоторые могут временно изолироваться в виде снега или льда, а некоторые могут вызывать быстрый сток с поверхностей, включая камни, тротуары, крыши и насыщенную или замерзшую землю. Доля осадков, быстро достигающих дренажного канала, наблюдалась от нуля для легкого дождя на сухой, ровной земле до 170 процентов для теплого дождя на накопленном снегу. [26]
Большинство записей об осадках основаны на измеренной глубине воды, полученной в течение фиксированного интервала времени. Частота интересующего порога осадков может быть определена из числа измерений, превышающих это пороговое значение в течение общего периода времени, для которого доступны наблюдения. Отдельные точки данных преобразуются в интенсивность путем деления каждой измеренной глубины на период времени между наблюдениями. Эта интенсивность будет меньше фактической пиковой интенсивности, если продолжительность события дождя была меньше фиксированного интервала времени, для которого сообщаются измерения. События конвективных осадков (грозы) имеют тенденцию вызывать более короткие штормовые события, чем орографические осадки. Продолжительность, интенсивность и частота событий осадков важны для прогнозирования наводнений. Кратковременные осадки более значимы для наводнений в небольших водосборных бассейнах. [27]
Наиболее важным фактором восходящего уклона при определении величины наводнения является площадь водораздела выше по течению от интересующей области. Интенсивность осадков является вторым по важности фактором для водоразделов размером менее 30 квадратных миль или 80 квадратных километров. Основной уклон русла является вторым по важности фактором для более крупных водоразделов. Уклон русла и интенсивность осадков становятся третьими по важности факторами для малых и больших водоразделов соответственно. [28]
Время концентрации — это время, необходимое для того, чтобы сток из самой отдаленной точки водосборной площади вверх по течению достиг точки водоотводного канала, контролирующего затопление интересующей области. Время концентрации определяет критическую продолжительность пиковых осадков для интересующей области. [29] Критическая продолжительность интенсивных осадков может составлять всего несколько минут для дренажных систем крыш и парковок, в то время как кумулятивные осадки за несколько дней будут критичными для речных бассейнов.
Вода, текущая вниз по склону, в конечном итоге сталкивается с условиями ниже по течению, замедляющими движение. Последним ограничением в прибрежных затапливаемых землях часто является океан или некоторые прибрежные затапливаемые бары, которые образуют естественные озера . В затапливаемых низинах изменения высоты, такие как приливные колебания, являются значительными детерминантами прибрежных и эстуарных затоплений. Менее предсказуемые события, такие как цунами и штормовые нагоны, также могут вызывать изменения высоты в больших водоемах. Высота текущей воды контролируется геометрией русла потока и, особенно, глубиной русла, скоростью потока и количеством отложений в нем [28] Ограничения русла потока, такие как мосты и каньоны, как правило, контролируют высоту воды выше ограничения. Фактическая контрольная точка для любого заданного участка дренажа может меняться с изменением высоты воды, поэтому более близкая точка может контролировать более низкие уровни воды, пока более удаленная точка не будет контролировать более высокие уровни воды.
Эффективная геометрия русла паводка может быть изменена ростом растительности, накоплением льда или мусора, а также строительством мостов, зданий или дамб в пределах русла паводка.
Периодические наводнения происходят на многих реках, образуя окружающий регион, известный как пойма . Даже когда осадков относительно мало, береговые линии озер и заливов могут быть затоплены сильными ветрами, например, во время ураганов , которые гонят воду в прибрежные районы.
Экстремальные наводнения часто возникают из-за совпадений, таких как необычно интенсивные теплые осадки, таяние тяжелого снежного покрова, создание препятствий для русла из плавающего льда и освобождение небольших водохранилищ, таких как плотины бобров . [33] Совпадающие события могут привести к более частым обширным наводнениям, чем предполагалось в упрощенных статистических моделях прогнозирования, учитывающих только сток осадков, текущий в пределах беспрепятственных дренажных каналов. [34] Изменение геометрии русла мусором является обычным явлением, когда сильные потоки перемещают вырванную с корнем древесную растительность и поврежденные наводнением конструкции и транспортные средства, включая лодки и железнодорожное оборудование. Недавние полевые измерения во время наводнений в Квинсленде в 2010–11 годах показали, что любой критерий, основанный исключительно на скорости потока, глубине воды или удельном импульсе, не может учитывать опасности, вызванные колебаниями скорости и глубины воды. [35] Эти соображения далее игнорируют риски, связанные с крупным мусором, увлекаемым движением потока. [36]
Наводнения могут быть огромной разрушительной силой. Когда вода течет, она способна сносить все виды зданий и объектов, таких как мосты, конструкции, дома, деревья и автомобили. Экономический, социальный и естественный экологический ущерб являются распространенными факторами, на которые влияют наводнения, и последствия, которые наводнения оказывают на эти территории, могут быть катастрофическими. [37]
По всему миру произошло множество наводнений, которые нанесли разрушительный ущерб инфраструктуре, окружающей среде и жизни людей. [37]
Наводнения могут иметь разрушительные последствия для человеческого общества. Частота и интенсивность наводнений во всем мире увеличиваются, что приводит к увеличению расходов для общества. [37]
Катастрофическое речное наводнение может быть результатом крупных сбоев инфраструктуры , часто обрушения плотины . Оно также может быть вызвано изменением дренажного канала из- за оползня , землетрясения или извержения вулкана . Примерами являются внезапные наводнения и лахары . Цунами могут вызывать катастрофическое прибрежное наводнение , чаще всего в результате подводных землетрясений.
Основные последствия наводнений включают гибель людей и повреждение зданий и других сооружений, включая мосты, канализационные системы, дороги и каналы. Экономические последствия, вызванные наводнениями, могут быть серьезными. [9]
Ежегодно наводнения наносят странам ущерб на миллиарды долларов, что ставит под угрозу средства к существованию отдельных лиц. [38] В результате наводнения также представляют значительную социально-экономическую угрозу для уязвимых слоев населения во всем мире. [38] Например, в Бангладеш в 2007 году наводнение привело к разрушению более миллиона домов. А в Соединенных Штатах наводнения ежегодно наносят ущерб более чем на 7 миллиардов долларов. [39]
Паводковые воды обычно затапливают сельскохозяйственные угодья, делая их непригодными для обработки и не давая возможности сажать или собирать урожай, что может привести к нехватке продовольствия как для людей, так и для сельскохозяйственных животных. Весь урожай для страны может быть потерян в экстремальных наводнениях. Некоторые виды деревьев могут не пережить длительное затопление их корневой системы. [40]
Наводнение в районах проживания людей также имеет значительные экономические последствия для пострадавших районов. В Соединенных Штатах отраслевые эксперты подсчитали, что сырые подвалы могут снизить стоимость недвижимости на 10–25 процентов и упоминаются среди основных причин отказа от покупки дома. [41] По данным Федерального агентства по чрезвычайным ситуациям США (FEMA), почти 40 процентов малых предприятий никогда не открывают свои двери после наводнения. [42] В Соединенных Штатах страхование от ущерба от наводнения доступно как для домов, так и для предприятий. [43]
Экономические трудности из-за временного спада туризма, расходов на восстановление или нехватки продовольствия, приводящей к росту цен, являются обычным последствием сильного наводнения. Воздействие на пострадавших может нанести им психологический ущерб, в частности, когда происходят смерти, серьезные травмы и потеря имущества.
Смертельные случаи, напрямую связанные с наводнениями, обычно происходят из-за утопления ; воды в местах наводнений очень глубокие и имеют сильное течение . [44] Смерть наступает не только от утопления, смерть связана с обезвоживанием , тепловым ударом , сердечным приступом и любыми другими заболеваниями , требующими медицинских препаратов , которые невозможно доставить. [44]
Травмы могут привести к чрезмерному количеству заболеваний, когда происходит наводнение. Травмы не ограничиваются только теми, кто был непосредственно в наводнении, спасательные команды и даже люди, доставляющие припасы, могут получить травмы. Травмы могут произойти в любое время в процессе наводнения; до, во время и после. [44] Во время наводнений несчастные случаи происходят с падающим мусором или любым из множества быстро движущихся объектов в воде. После наводнения попытки спасения являются тем местом, где может произойти большое количество травм. [44]
Инфекционные заболевания увеличиваются из-за множества патогенов и бактерий , которые переносятся водой . Существует множество заболеваний, передающихся через воду, таких как холера , гепатит А , гепатит Е и диарейные заболевания , и это лишь некоторые из них. Желудочно-кишечные заболевания и диарейные заболевания очень распространены из-за нехватки чистой воды во время наводнения. Большая часть запасов чистой воды загрязняется, когда происходит наводнение. Гепатит А и Е распространены из-за отсутствия санитарии в воде и в жилых помещениях в зависимости от того, где произошло наводнение и насколько подготовлено сообщество к наводнению. [44]
Когда случаются наводнения, люди теряют почти весь свой урожай, скот и запасы продовольствия и сталкиваются с голодом. [45]
Наводнения также часто повреждают передачу электроэнергии , а иногда и выработку электроэнергии , что затем имеет косвенные последствия, вызванные потерей электроэнергии. Это включает в себя потерю очистки питьевой воды и водоснабжения, что может привести к потере питьевой воды или серьезному загрязнению воды. Это также может привести к потере канализационных сооружений. Нехватка чистой воды в сочетании с человеческими сточными водами в паводковых водах повышает риск заболеваний, передающихся через воду , которые могут включать тиф , лямблии , криптоспоридии , холеру и многие другие заболевания в зависимости от места наводнения.
Повреждение дорог и транспортной инфраструктуры может затруднить мобилизацию помощи пострадавшим или оказание экстренной медицинской помощи.
Наводнение может привести к хронической сырости в домах, что приведет к росту плесени в помещениях и неблагоприятным последствиям для здоровья, особенно респираторным симптомам. [46] Респираторные заболевания являются обычным явлением после того, как произошло бедствие. Это зависит от количества ущерба от воды и плесени , которая растет после инцидента. Исследования показывают, что у тех, кто живет в прибрежных и водно-болотных районах, будет наблюдаться увеличение на 30–50% неблагоприятных последствий для здоровья дыхательных путей, вызванных сыростью и воздействием плесени. Грибковое загрязнение в домах связано с усилением аллергического ринита и астмы. [47] Трансмиссивные заболевания также увеличиваются из-за увеличения стоячей воды после того, как наводнение утихнет. Трансмиссивными заболеваниями являются малярия , лихорадка денге , лихорадка Западного Нила и желтая лихорадка . [44] Наводнения оказывают огромное влияние на психосоциальную целостность жертв . Люди страдают от самых разных потерь и стресса . Одной из наиболее часто лечимых болезней при долгосрочных проблемах со здоровьем является депрессия, вызванная наводнением и всеми трагедиями , которые с ним связаны. [44]
Ниже представлен список самых смертоносных наводнений в мире, в котором указаны события, в результате которых погибло 100 000 человек и более.
Наводнения (в частности, более частые или менее масштабные) также могут принести много пользы, например, подзарядку грунтовых вод , повышение плодородности почвы и увеличение питательных веществ в некоторых почвах. Паводковые воды обеспечивают столь необходимые водные ресурсы в засушливых и полузасушливых регионах, где осадки могут быть очень неравномерно распределены в течение года и убивают вредителей на сельскохозяйственных землях. Пресноводные наводнения особенно играют важную роль в поддержании экосистем в речных коридорах и являются ключевым фактором в поддержании биоразнообразия пойм . [49] Наводнения могут распространять питательные вещества в озерах и реках, что может привести к увеличению биомассы и улучшению рыболовства на несколько лет.
Для некоторых видов рыб затопленная пойма может стать весьма подходящим местом для нереста с небольшим количеством хищников и повышенным уровнем питательных веществ или пищи. [50] Рыбы, такие как рыба-погода , используют наводнения для того, чтобы достичь новых мест обитания. Популяции птиц также могут извлечь выгоду из увеличения производства пищи, вызванного наводнением. [51]
Наводнение может принести пользу, например, сделать почву более плодородной и обеспечить ее большим количеством питательных веществ. По этой причине периодическое наводнение было необходимо для благополучия древних общин вдоль рек Тигр-Евфрат , Нила , Инда , Ганга и Хуанхэ и других.
Жизнеспособность гидроэнергетики , возобновляемого источника энергии, также выше в регионах, подверженных наводнениям.
Управление наводнениями описывает методы, используемые для уменьшения или предотвращения пагубных последствий паводковых вод. Наводнение может быть вызвано сочетанием как естественных процессов, таких как экстремальные погодные условия выше по течению, так и антропогенных изменений в водоемах и стоке. Методы управления наводнениями могут быть как структурного типа (т. е. борьба с наводнениями), так и неструктурного типа. Структурные методы сдерживают паводковые воды физически, в то время как неструктурные методы этого не делают. Строительство жесткой инфраструктуры для предотвращения наводнений, такой как противопаводковые стены , является эффективным средством управления наводнениями. Однако в ландшафтном проектировании лучше всего полагаться больше на мягкую инфраструктуру и природные системы , такие как болота и поймы , для обработки увеличения воды.
Управление наводнениями может включать управление рисками наводнений, которое фокусируется на мерах по снижению риска, уязвимости и подверженности наводнениям, а также на предоставлении анализа риска посредством, например, оценки риска наводнений . [52] Смягчение последствий наводнений — это связанная, но отдельная концепция, описывающая более широкий набор стратегий, принимаемых для снижения риска наводнений и потенциального воздействия, а также повышения устойчивости к наводнениям.
Поскольку изменение климата привело к увеличению риска и интенсивности наводнений, управление наводнениями является важной частью адаптации к изменению климата и устойчивости к изменению климата . [53] [54] Например, для предотвращения или управления прибрежными наводнениями методы управления прибрежными территориями должны учитывать такие естественные процессы, как приливы , а также повышение уровня моря из-за изменения климата. Предотвращение и смягчение последствий наводнений можно изучать на трех уровнях: на отдельных участках, в небольших сообществах и в целых городах.Во многих странах мира водные пути, подверженные наводнениям, часто тщательно контролируются. Защитные сооружения, такие как водохранилища , дамбы , [55] насыпи , водохранилища и плотины , используются для предотвращения выхода водных путей из берегов. Когда эти защитные сооружения не срабатывают, для предотвращения наводнений часто используются экстренные меры, такие как мешки с песком или переносные надувные трубы. Прибрежные наводнения решались в некоторых частях Европы и Америки с помощью береговых защитных сооружений , таких как морские стены , пляжное питание и барьерные острова .
В прибрежной зоне вблизи рек и ручьев можно предпринять меры по борьбе с эрозией , чтобы попытаться замедлить или обратить вспять естественные силы, которые заставляют многие водные пути извиваться в течение длительных периодов времени. Средства контроля за наводнениями, такие как плотины, можно строить и поддерживать в течение долгого времени, чтобы попытаться также уменьшить частоту и серьезность наводнений. В Соединенных Штатах Инженерный корпус армии США поддерживает сеть таких плотин для контроля за наводнениями.
В районах, подверженных городским наводнениям, одним из решений является ремонт и расширение созданных человеком канализационных систем и инфраструктуры ливневой канализации. Другая стратегия заключается в уменьшении непроницаемых поверхностей на улицах, парковках и в зданиях с помощью естественных дренажных каналов, пористого покрытия и водно-болотных угодий (совместно известных как зеленая инфраструктура или устойчивые городские дренажные системы (SUDS)). Районы, определенные как подверженные наводнениям, могут быть преобразованы в парки и игровые площадки, которые могут выдерживать случайные наводнения. Могут быть приняты постановления, требующие от застройщиков удерживать ливневую воду на месте и требовать, чтобы здания были подняты, защищены дамбами от наводнений и дамбами или спроектированы так, чтобы выдерживать временное затопление. Владельцы недвижимости также могут сами инвестировать в решения, такие как повторное озеленение своей собственности, чтобы отвести поток воды от своего здания и установить дождевые бочки , дренажные насосы и обратные клапаны .
.jpg/1280px-Greeley,_CO,_September_19,_2013_(12441526333).jpg)
.jpg/1280px-Afghan_Air_Force_-_Jalalabad_Flood_Rescue_(4842784567).jpg)
В Соединенных Штатах Национальная метеорологическая служба дает совет «Разворачивайтесь, не тоните» при наводнениях; то есть она рекомендует людям покинуть зону наводнения, а не пытаться ее пересечь. На самом базовом уровне лучшая защита от наводнений — это поиск возвышенностей для высокоценного использования, при этом уравновешивая прогнозируемые риски с преимуществами занятия зон опасности наводнения. [56] : 22–23 Критически важные объекты общественной безопасности, такие как больницы, центры экстренных операций, полиция, пожарные и спасательные службы, должны быть построены в районах, наименее подверженных риску наводнения. Такие сооружения, как мосты, которые неизбежно должны находиться в зонах опасности наводнения, должны быть спроектированы так, чтобы выдерживать наводнение. Районы, наиболее подверженные риску наводнения, могут быть использованы для ценных целей, которые можно временно оставить, поскольку люди переезжают в более безопасные районы, когда наводнение неизбежно.
Планирование мер безопасности при наводнениях включает в себя множество аспектов анализа и проектирования, в том числе:
Каждая тема представляет отдельные, но связанные вопросы с различным объемом и масштабом во времени, пространстве и вовлеченных людях. Попытки понять и управлять механизмами, работающими в поймах, предпринимались по крайней мере шесть тысячелетий. [57] [ нужна страница ]
В Соединенных Штатах Ассоциация государственных управляющих полями наводнений работает над продвижением образования, политики и мероприятий, которые смягчают текущие и будущие потери, затраты и человеческие страдания, вызванные наводнениями, а также защищают естественные и полезные функции пойм — и все это без оказания неблагоприятного воздействия. [58] Портфель примеров передовой практики по смягчению последствий стихийных бедствий в Соединенных Штатах доступен в Федеральном агентстве по чрезвычайным ситуациям. [59]
Очистка после наводнений часто представляет опасность для рабочих и волонтеров, участвующих в работе. Потенциальные опасности включают в себя электрические опасности , воздействие угарного газа , опорно-двигательного аппарата , тепловой или холодовой стресс , опасности, связанные с автотранспортными средствами , пожар , утопление и воздействие опасных материалов . Поскольку затопленные места бедствий нестабильны, рабочие по очистке могут столкнуться с острыми зазубренными обломками, биологическими опасностями в паводковой воде, открытыми электрическими линиями, кровью или другими жидкостями организма, а также останками животных и людей. При планировании и реагировании на наводнения менеджеры обеспечивают рабочих касками , очками , прочными рабочими перчатками, спасательными жилетами и водонепроницаемыми ботинками со стальными носками и стельками. [60]
Ряд годовых максимальных расходов потока в речном участке может быть статистически проанализирован для оценки 100-летнего наводнения и наводнений с другими интервалами повторяемости там. Аналогичные оценки со многих участков в гидрологически схожем регионе могут быть связаны с измеримыми характеристиками каждого водосборного бассейна, чтобы обеспечить косвенную оценку интервалов повторяемости наводнений для речных участков без достаточных данных для прямого анализа.
Модели физического процесса русловых участков, как правило, хорошо понятны и позволяют рассчитать глубину и площадь затопления для заданных условий русла и заданной скорости потока, например, для использования при картировании поймы и страховании от наводнений . И наоборот, учитывая наблюдаемую площадь затопления недавнего наводнения и условия русла, модель может рассчитать скорость потока. Применительно к различным потенциальным конфигурациям русла и скоростям потока модель досягаемости может способствовать выбору оптимальной конструкции для измененного русла. Различные модели досягаемости доступны по состоянию на 2015 год, либо 1D- модели (уровни затопления, измеренные в русле ), либо 2D -модели (переменные глубины затопления, измеренные по всей протяженности поймы). HEC-RAS [61] модель Центра гидротехнического проектирования является одним из самых популярных программных обеспечений , хотя бы потому, что она доступна бесплатно. Другие модели, такие как TUFLOW [62], объединяют 1D и 2D-компоненты для получения глубин затопления как по руслам реки, так и по всей пойме.
Физические модели процессов полных водосборных бассейнов еще более сложны. Хотя многие процессы хорошо изучены в точке или для небольшой области, другие плохо изучены во всех масштабах, а взаимодействие процессов в нормальных или экстремальных климатических условиях может быть неизвестно. Модели бассейнов обычно объединяют компоненты процесса на поверхности земли (чтобы оценить, сколько осадков или талой воды достигает канала) с серией моделей охвата. Например, модель бассейна может рассчитать гидрограф стока , который может возникнуть в результате 100-летнего шторма, хотя интервал повторяемости шторма редко равен интервалу повторяемости связанного с ним наводнения. Модели бассейнов обычно используются для прогнозирования и предупреждения наводнений, а также для анализа последствий изменения землепользования и изменения климата .
В Соединенных Штатах комплексный подход к компьютерному моделированию гидрологических условий в реальном времени использует данные наблюдений Геологической службы США (USGS), [63] различных кооперативных сетей наблюдений , [64] различных автоматизированных датчиков погоды , Национального центра дистанционного зондирования NOAA (NOHRSC), [65] различных гидроэнергетических компаний и т. д. в сочетании с количественными прогнозами осадков (QPF) ожидаемых осадков и/или таяния снега для создания ежедневных или по мере необходимости гидрологических прогнозов. [66] NWS также сотрудничает с Environment Canada по гидрологическим прогнозам, которые влияют как на США, так и на Канаду, например, в районе морского пути Святого Лаврентия .
Глобальная система мониторинга наводнений, «GFMS», компьютерный инструмент, который отображает условия наводнений по всему миру, доступен онлайн. [67] Пользователи в любой точке мира могут использовать GFMS, чтобы определить, когда наводнения могут произойти в их районе. GFMS использует данные об осадках со спутников наблюдения за Землей NASA и спутника глобального измерения осадков «GPM». Данные об осадках от GPM объединяются с моделью поверхности земли, которая включает растительный покров, тип почвы и рельеф, чтобы определить, сколько воды впитывается в землю, и сколько воды поступает в поток .
Пользователи могут просматривать статистику по осадкам, речному стоку, глубине воды и наводнениям каждые 3 часа в каждой 12-километровой точке сетки на глобальной карте. Прогнозы по этим параметрам составляют 5 дней вперед. Пользователи могут увеличивать масштаб, чтобы увидеть карты затоплений (площади, которые, по оценкам, будут покрыты водой) с разрешением в 1 километр. [68]
Прогнозирование наводнений до их возникновения позволяет принять меры предосторожности и предупредить людей [69] , чтобы они могли заранее подготовиться к условиям наводнения. Например, фермеры могут убрать животных из низинных районов, а коммунальные службы могут принять меры для перенаправления услуг в случае необходимости. Аварийные службы также могут принять меры для того, чтобы заранее иметь достаточно ресурсов для реагирования на чрезвычайные ситуации по мере их возникновения. Люди могут эвакуироваться из районов, которые будут затоплены.
Для того чтобы сделать наиболее точные прогнозы наводнений для водных путей , лучше всего иметь длительные временные ряды исторических данных, которые связывают потоки рек с измеренными прошлыми осадками. [70] Объединение этой исторической информации с текущими знаниями об объемной емкости в водосборных бассейнах, такими как резервная емкость в водохранилищах, уровни грунтовых вод и степень насыщения водоносных горизонтов области , также необходимо для того, чтобы сделать наиболее точные прогнозы наводнений.
Радиолокационные оценки осадков и общие методы прогнозирования погоды также являются важными компонентами хорошего прогнозирования наводнений. В областях, где доступны качественные данные, интенсивность и высоту наводнения можно предсказать с довольно хорошей точностью и большим запасом времени. Результатом прогноза наводнения обычно является максимальный ожидаемый уровень воды и вероятное время его прибытия в ключевые точки вдоль водного пути, [66] и он также может позволить вычислить вероятный статистический период повторяемости наводнения. Во многих развитых странах городские районы, подверженные риску наводнения, защищены от 100-летнего наводнения — то есть наводнения, вероятность возникновения которого в любой 100-летний период времени составляет около 63%.
По данным Центра прогнозирования рек Северо-Востока (RFC) Национальной метеорологической службы США (NWS) в Тонтоне, штат Массачусетс , правилом прогнозирования наводнений в городских районах является то, что для начала значительного скопления воды на непроницаемых поверхностях требуется не менее 1 дюйма (25 мм) осадков в течение часа . Многие RFC NWS регулярно выпускают Руководство по внезапным наводнениям и Руководство по верховьям, которые указывают общее количество осадков, которое должно выпасть за короткий промежуток времени, чтобы вызвать внезапные наводнения или затопления на более крупных водных бассейнах . [71]
Риски наводнений можно определить как риск, который наводнения представляют для людей, имущества и природного ландшафта на основе конкретных опасностей и уязвимости. Степень рисков наводнений может влиять на типы требуемых и реализуемых стратегий смягчения последствий. [72]
Значительная часть населения мира проживает в непосредственной близости от основных береговых линий , [8] в то время как многие крупные города и сельскохозяйственные районы расположены вблизи пойм . [9] Существует значительный риск увеличения прибрежных и речных наводнений из-за изменения климатических условий. [10]
Миф о потопе или миф о потопе — миф , в котором большое наводнение, обычно посылаемое божеством или божествами, уничтожает цивилизацию , часто в акте божественного возмездия . Часто проводятся параллели между водами потопа в этих мифах и первобытными водами , которые появляются в некоторых мифах о творении , поскольку воды потопа описываются как мера очищения человечества , в подготовке к возрождению. Большинство мифов о потопе также содержат культурного героя , который «олицетворяет человеческую жажду жизни». [73]
Мотив мифа о потопе встречается во многих культурах, включая манвантара -сандхью в индуизме , Девкалиона и Пирру в греческой мифологии , повествование о потопе в Книге Бытия , рассказы о потопе в Месопотамии и рассказ о потопе у шайеннов .Слово «flood» происходит от древнеанглийского flōd , слова, распространенного в германских языках (сравните немецкое Flut , голландское vloed от того же корня, что и в flow, float ; также сравните с латинским fluctus , flumen ), что означает «течение воды, прилив, затопление земли водой, потоп, Ноев потоп; масса воды, река, море, волна». [74] [75] Древнеанглийское слово flōd происходит от протогерманского floduz ( древнефризское flod , древнескандинавское floð , средненидерландское vloet , голландское vloed , немецкое Flut , а готское flodus происходит от floduz ). [74]
Примеры по странам или регионам:
Определения из Викисловаря
Медиа из Commons
Новости из Викиновостей
Цитаты из Викицитатника
Тексты из Викиресурса
Учебники из Wikibooks
Ресурсы из Викиверситета
