Помощь студентам в учебе
ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ЗОНЫ ЗАТОПЛЕНИЯ РЕКИ НОКСА В ПОС. САЛМАЧИ КАК УСЛОВИЕ ПЛАНИРОВАНИЯ РАБОТ ПО ПРИРОДООБУСТРОЙСТВУ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1 Общие сведения о речной системе 5
1.2. Основные понятия и классификация наводнений 9
1.З. Мониторинг и прогнозирование наводнений 20
2. Материалы и методы 29
2.1 Гидрологическая характеристика реки Нокса 29
2.2. Программный комплекс Quantum GIS и ГИС «Панорама» 35
2.3. Определение максимального расхода воды в р. Нокса 42
2.4. Программный комплекс HEC-RAS 45
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1 Общие сведения о речной системе 5
1.2. Основные понятия и классификация наводнений 9
1.З. Мониторинг и прогнозирование наводнений 20
2. Материалы и методы 29
2.1 Гидрологическая характеристика реки Нокса 29
2.2. Программный комплекс Quantum GIS и ГИС «Панорама» 35
2.3. Определение максимального расхода воды в р. Нокса 42
2.4. Программный комплекс HEC-RAS 45
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Водные объекты, в частности малые реки, представляют собой экологически важную часть окружающей среды. Главную роль в их изучении отводится выявлению гидрологических закономерностей и функционированию. Кроме этого прикладная гидрология изучает вопросы, связанные с возможными гидрологическими событиями и их последствиями.
Гидрометеорологические явления, в частности наводнения, вызванные весенним таянием снега и выпадением большого количества осадков, относятся к опасным стихийным бедствиям. В последнее время четко прослеживается рост интенсивности и разрушительной силы наводнений природного характера, увеличиваются размеры, причиняемых ими ущербов [38, с. 181, 44, с. 38]. При этом материальный ущерб жилым и хозяйственным объектам многократно возрастает при прохождении волны паводка через населенные пункты, особенно при высокой плотности застройки [40. с. 53]. Одной из важных причин данного явления в селитебных районах считается неоправданное чувство безопасности жителей, приводящее к освоению и застройке поймы реки, несмотря на то, что эти земли могут подвергаться затоплению не только при максимальных расходах воды в экстремально многоводные годы, но и в половодья и паводки, вероятность которых не превышает нормативных значений [18. с. 18]. Кроме этого, недостаточная изученность и мониторинг гидрометеорологических процессов не позволяет осуществлять точный своевременный прогноз затопления территории. Исходя из природных особенностей климатической системы, невозможно полностью исключить угрозу наводнения, но можно разработать систему мероприятий, направленную на минимизацию как экономических, так и социальных потерь.
Актуальность выбранной темы обусловлена наличием в г. Казань нескольких паводково-опасных зон, связанных с реками, протекающими через территорию города. Одна из наиболее известных паводково-опасных зон г. Казани расположена в среднем течении р. Нокса, находящийся на 18,8 км выше устья реки, на территории жилого поселка Салмачи. Дома, расположенные на прибрежных участках реки, находятся в зоне риска затопления. Практически ежегодно весной жители ряда домов сталкиваются с этой проблемой. Самое крупное наводнение на данном участке произошло 10 апреля 2016 года. В связи с резким таянием снега были затоплены 38 участков частных жилых домов, расположенные в пос. Салмачи на улицах Атнинская, Камышлы, Пестречинская и Центральная. [52]. В конце апреля 2018 года также произошло частичное затопление территории. Из-за большого количества атмосферных осадков, паводок затронул примерно 35 участков по улицам Камышлы и Атнинская [48].
Целью данной работы является пространственный анализ зоны затопления реки Нокса в пос. Салмачи.
В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:
1. Сбор фондовых материалов по гидрологическим характеристикам данной реки;
2. Определение расчетных показателей максимального расхода воды различной обеспеченности;
3. Создание гидрологических моделей затопления поймы р.Нокса.
Структура работы состоит из введения, трех глав основного текста,
заключения. Основной текст работы представлен на 71 странице машинописного текста, включая 30 рисунков и 5 таблиц. Список использованной литературы представлен 52 источниками, из которых 5 интернет-источников.
Гидрометеорологические явления, в частности наводнения, вызванные весенним таянием снега и выпадением большого количества осадков, относятся к опасным стихийным бедствиям. В последнее время четко прослеживается рост интенсивности и разрушительной силы наводнений природного характера, увеличиваются размеры, причиняемых ими ущербов [38, с. 181, 44, с. 38]. При этом материальный ущерб жилым и хозяйственным объектам многократно возрастает при прохождении волны паводка через населенные пункты, особенно при высокой плотности застройки [40. с. 53]. Одной из важных причин данного явления в селитебных районах считается неоправданное чувство безопасности жителей, приводящее к освоению и застройке поймы реки, несмотря на то, что эти земли могут подвергаться затоплению не только при максимальных расходах воды в экстремально многоводные годы, но и в половодья и паводки, вероятность которых не превышает нормативных значений [18. с. 18]. Кроме этого, недостаточная изученность и мониторинг гидрометеорологических процессов не позволяет осуществлять точный своевременный прогноз затопления территории. Исходя из природных особенностей климатической системы, невозможно полностью исключить угрозу наводнения, но можно разработать систему мероприятий, направленную на минимизацию как экономических, так и социальных потерь.
Актуальность выбранной темы обусловлена наличием в г. Казань нескольких паводково-опасных зон, связанных с реками, протекающими через территорию города. Одна из наиболее известных паводково-опасных зон г. Казани расположена в среднем течении р. Нокса, находящийся на 18,8 км выше устья реки, на территории жилого поселка Салмачи. Дома, расположенные на прибрежных участках реки, находятся в зоне риска затопления. Практически ежегодно весной жители ряда домов сталкиваются с этой проблемой. Самое крупное наводнение на данном участке произошло 10 апреля 2016 года. В связи с резким таянием снега были затоплены 38 участков частных жилых домов, расположенные в пос. Салмачи на улицах Атнинская, Камышлы, Пестречинская и Центральная. [52]. В конце апреля 2018 года также произошло частичное затопление территории. Из-за большого количества атмосферных осадков, паводок затронул примерно 35 участков по улицам Камышлы и Атнинская [48].
Целью данной работы является пространственный анализ зоны затопления реки Нокса в пос. Салмачи.
В соответствии с целью работы были поставлены следующие задачи:
1. Сбор фондовых материалов по гидрологическим характеристикам данной реки;
2. Определение расчетных показателей максимального расхода воды различной обеспеченности;
3. Создание гидрологических моделей затопления поймы р.Нокса.
Структура работы состоит из введения, трех глав основного текста,
заключения. Основной текст работы представлен на 71 странице машинописного текста, включая 30 рисунков и 5 таблиц. Список использованной литературы представлен 52 источниками, из которых 5 интернет-источников.
С целью пространственного анализа зоны затопления, в качестве объекта исследования была исследована часть долины р. Нокса, протяженностью 500 м на участке, в который, согласно сообщениям МЧС, является паводкоопасным. В качестве прибрежной территории была определена водоохранная зона реки, общая ширина которой составляет 100 м.
Для достижения поставленной цели был осуществлен сбор фондовых материалов по гидрологическим характеристикам реки Нокса, определены расчетные показатели максимального расхода воды различной обеспеченности и созданы гидрологические модели затопления поймы.
По результатам исследований было выявлено, что наличие дамбы, повышает уровень воды при высоких водах на несколько метров, за счет создания эффекта подпора. Трубы, находящиеся в теле дамбы, не справляются с возрастающим расходом воды, что задерживает сброс паводковых вод и вызывает, резкий рост уровня воды в реке. Выходя из берегов, вода доходит до расположенных поблизости жилых домов, хозяйственных построек, дороги.
Кроме того, большая масса воды, скопившаяся выше по течению, повышает риск прорыва дамбы, что может привести к разрушению дорожного покрытия, причинению значительного ущерба сооружениям, расположенным ниже по течению за счет «эффекта волны», угрожать жизни и здоровью населения города.
Также было выявлено, что, несмотря на небольшие значение расхода воды 95%-й обеспеченности (10 м3/с), большая часть участка пос. Салмачи подвержена ежегодным наводнениям. Значительную долю ежегодно затопляемой территории занимает селитебная зона, представленная частными домовладениями. На данной территории уклон р. Нокса уменьшается, и снижается пропускная способность русла. В результате происходит повышение высоты воды в реке и часть строений, расположенных на относительно плоской террасе, затапливается. Риск наводнений возрастает в связи с наличием в русле объектов инфраструктуры (дамбы, застройка прибрежной полосы), оказывающих дополнительный подпор.
В качестве приемлемого варианта защиты данной территории представляется увеличение пропускной способности русла реки Нокса за счет возведения моста. Из-за сквозных опор моста высокие воды беспрепятственно проходят, не создавая в данном месте угрозу затопления жилых домов.
Кроме того, существует необходимость создания на малых водотоках г. Казани сети гидропостов, с целью мониторинга изменений, как среднесуточных расходов воды, так и динамики качества воды рек. Создание данной системы мониторинга позволит накопить массив данных, которые необходимы как для прогноза опасных гидрометеорологических явлений, так и для обеспечения инженерно-гидрологических расчетов и изысканий в сфере природообустройства и водопользования.
Также является целесообразным ужесточение разделов законодательства, регламентирующих хозяйственную деятельность в пределах территорий, подверженных риску затопления. Следует четко установить требования ведения той или иной деятельности в этих местах на уровне технических регламентов регулирующих градостроительную деятельность, либо на уровне местного законодательства.
Для достижения поставленной цели был осуществлен сбор фондовых материалов по гидрологическим характеристикам реки Нокса, определены расчетные показатели максимального расхода воды различной обеспеченности и созданы гидрологические модели затопления поймы.
По результатам исследований было выявлено, что наличие дамбы, повышает уровень воды при высоких водах на несколько метров, за счет создания эффекта подпора. Трубы, находящиеся в теле дамбы, не справляются с возрастающим расходом воды, что задерживает сброс паводковых вод и вызывает, резкий рост уровня воды в реке. Выходя из берегов, вода доходит до расположенных поблизости жилых домов, хозяйственных построек, дороги.
Кроме того, большая масса воды, скопившаяся выше по течению, повышает риск прорыва дамбы, что может привести к разрушению дорожного покрытия, причинению значительного ущерба сооружениям, расположенным ниже по течению за счет «эффекта волны», угрожать жизни и здоровью населения города.
Также было выявлено, что, несмотря на небольшие значение расхода воды 95%-й обеспеченности (10 м3/с), большая часть участка пос. Салмачи подвержена ежегодным наводнениям. Значительную долю ежегодно затопляемой территории занимает селитебная зона, представленная частными домовладениями. На данной территории уклон р. Нокса уменьшается, и снижается пропускная способность русла. В результате происходит повышение высоты воды в реке и часть строений, расположенных на относительно плоской террасе, затапливается. Риск наводнений возрастает в связи с наличием в русле объектов инфраструктуры (дамбы, застройка прибрежной полосы), оказывающих дополнительный подпор.
В качестве приемлемого варианта защиты данной территории представляется увеличение пропускной способности русла реки Нокса за счет возведения моста. Из-за сквозных опор моста высокие воды беспрепятственно проходят, не создавая в данном месте угрозу затопления жилых домов.
Кроме того, существует необходимость создания на малых водотоках г. Казани сети гидропостов, с целью мониторинга изменений, как среднесуточных расходов воды, так и динамики качества воды рек. Создание данной системы мониторинга позволит накопить массив данных, которые необходимы как для прогноза опасных гидрометеорологических явлений, так и для обеспечения инженерно-гидрологических расчетов и изысканий в сфере природообустройства и водопользования.
Также является целесообразным ужесточение разделов законодательства, регламентирующих хозяйственную деятельность в пределах территорий, подверженных риску затопления. Следует четко установить требования ведения той или иной деятельности в этих местах на уровне технических регламентов регулирующих градостроительную деятельность, либо на уровне местного законодательства.