Е. Викторов.

Наводнения: от защиты к управлению. Научные редакторы: член-корреспондент РАН В. Н. Лыкосов и профессор В. А. Земцов



скачать книгу бесплатно

Следующая монография «Наводнения по континентам и странам мира» [47], на которую нам хотелось бы обратить внимание читателя, принадлежит перу профессионального гидролога, к.т. н. А.А. Таратунина и предназначена, в первую очередь специалистам, работающим в водохозяйственных структурах России. Напомним, что в 2000 году вышла в свет книга А. А. Таратунина «Наводнения на территории Российской Федерации», второе издание которой, исправленное и дополненное, опубликовано в 2008 году [46]. Материалы первой части монографии [47], посвященные подробному обзору отечественной научной литературы по классификации наводнений (как по условиям формирования, так и по степени социально-экономического воздействия), анализу и истории защиты от наводнений, оценкам и причинам роста ущербов от наводнений, могут служить для наших читателей, как хорошим учебным пособием, так и справочником по хронике выдающихся наводнений по странам и континентам (см. приложение 1 [47]).

Вместе с тем, во второй части книги [47], посвященной анализу современных методов защиты и руководящих принципов снижения ущербов от наводнений, автор подчеркнуто излагает «свое видение в совершенствовании защиты от наводнений» (стр.5 [47]). Как результат, такие разделы монографии (изданной в 2011 году!) как «Разработка и принятие единой международной концепции защиты и снижения ущербов от наводнений» и «Внедрение ГИС технологий в оперативное управление при возникновении угроз от наводнений» оказались «лишенными» каких либо ссылок на весьма результативные усилия мирового профессионального сообщества по переходу на принципы и технологии интегрированного управления наводнениями (см. сайты АПУН: [битая ссылка] http://www.apfm.info и МИН: [битая ссылка] http://www.ifi-home.info).

Среди результатов исследования различных аспектов проблем наводнений, полученных за последние годы институтами РАН, кратко отметим следующие позиции.

В 2006 году сотрудники Института водных проблем (ИВП) РАН д.г. н. Добровольский С. Г. и к. г. н. Истомина М. Н. опубликовали монографию «Наводнения мира» [20], в которой впервые в мировой научной литературе анализируется количественная информация о наводнениях в глобальном масштабе и дается подробный исторический обзор сведений о наводнениях. Вопросы защиты от наводнений или об управлении наводнениями в этой монографии не обсуждаются.

В июне 2011 года на заседании бюро Отделения наук о Земле РАН был заслушан и обсужден доклад академика О. Ф. Васильева «О необходимости создания современных систем оперативного прогнозирования половодий и паводков на реках». Содержание этого доклада подробно изложено в статьях [10,11]. В указанном докладе и последующих публикациях [10,11] обоснованы актуальность проблемы создания в РФ высокотехнологичных информационно-моделирующих систем краткосрочного (оперативного) прогнозирования половодий и паводков и подчеркнута особая важность её решения для целей своевременного предупреждения населения об опасности наводнения, времени его наступления и обеспечении эффективной работы федеральных, региональных и местных органов власти, организаций Росгидромета, МЧС, водного хозяйства и гидроэнергетики.

Рекомендуем читателю внимательно ознакомиться с разделом «Опыт решения проблемы в странах европейского сообщества» статьи [10], где, в частности, кратко представлены результаты осуществления двух проектов: «Европейская система прогнозирования наводнений» (EFFS) и «Европейская система предупреждения о наводнениях» (EFAS). Проведя сопоставление состояния работ по созданию систем оперативного прогнозирования половодий и паводков в РФ и за рубежом (США и страны ЕС), авторы [11] приходят к выводу, «что в настоящее время мы запаздываем с работами в этой области примерно на 15—20 лет. Это относится и к созданию систем для управления пропуском паводков через створы гидроэлектростанций. Насколько нам известно, какой-либо единой программы развертывания работ по этому важному направлению, в которой были бы определены цели, подходы к решению проблемы, основные ее разделы, состав участников и пути финансирования, в нашей стране нет, как нет и какой-либо координации действий в этой области».

Мы также рекомендуем читателю не пожалеть времени на знакомство с весьма содержательным интервью заместителя директора ИВП РАН, д.ф.-м. н. А.Н. Гельфана по поводу катастрофического ливневого паводка в Крымске 7.06.2012 г. (http://onznews.wdcb.ru/interwiew/intw_audio1203.html) и с интервью директора этого института, член-корр. РАН, д.э. н. В.И. Данилова-Данильяна – по поводу катастрофического наводнения в бассейне реки Амур в июле-августе 2013 года ([битая ссылка] http://poisknews.ru/theme/science/8562/?print).

Полезным для нашего читателя будет знакомство с результатами работ последних лет консорциума специалистов ОАО «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений» и сотрудников кафедры гидрологии МГУ им. М. В. Ломоносова, представленными, например, в [3,4,6,49,53 и др.]11
  Полную библиографию работ этого консорциума читатель может найти на сайте http://istina.msu.ru/workers/1078878/


[Закрыть]
. Работа этого консорциума привела к созданию и успешному практическому применению российских лицензионных программных комплексов: «FLOOD» (свидетельство об официальной регистрации №2002610941. М.: 2002, авторы: Беликов В. В., Милитеев А. Н.), «RIVER_1D» (свидетельство об официальной регистрации №2014612182. М., 2014, авторы: Беликов В. В., Кочетков В. В.), «STREAM_2D» (свидетельство об официальной регистрации №2014612181. М., 2014, авторы: Беликов В. В., Кочетков В. В.), которые могут быть адаптированы для численных расчетов характеристик различных типов наводнений с учетом урбанизации пойменных территорий и естественно-природных и техногенных деформаций речных русел. Примеры описания успешных применений указанных комплексов для моделирования заторных наводнений в районе г. Томск, наводнений на реках Северная Двина (район г. Великий Устюг), Томь (район г. Междуреченск) и Амур (район г. Благовещенск), и катастрофического ливневого паводка в г. Крымске 6—7 июля 2012 г. читатель может найти в работах [49,53,4], соответственно.

Характерным для всех упомянутых выше отечественных монографий, статей и докладов является отсутствие ссылок на публикации, в которых обсуждаются проблемы перехода от традиционной фрагментарной защиты к инновационному интегрированному управлению наводнениями (см. сайты АПУН и МИН, а также [41,66,77,81,87,89]). Вместе с тем, необходимо отметить недавнее появление на сайте Тематического сообщества по проблемам больших плотин: [битая ссылка] www.solex-un.ru/dams/obzory/ges-pavodki обзора «Сравнение роли ГЭС и других средств минимизации последствий паводков» (составители обзора: С. И. Забелин Е. В. Лебедева А. С. Мартынов и С. А. Мартынов, дата публикации:14 апреля 2014г.) с разделом «Мировая практика управления наводнениями». В этом разделе имеются ссылки на сайт АПУН ([битая ссылка] www.apfm.info) и публикации Европейской экономической комиссии ООН [23,89].


Выбор публикаций, вошедших в обзор


Выбор основных публикаций, вошедших в настоящий обзор проводился в едином понятийном пространстве на методологическом базисе, состоящем из трех компонентов:

I. принципы и инструментарий интегрированного управления водными ресурсами (ИУВР) [29,32,41,55,59,68,70,72, 76,81],

II. системы поддержки принятия решений при управлении речными бассейнами (СППР ИУРБ) [5,7,14,21,22,25,39,40,66,73,75, 81,84,87,91],

III. междисциплинарный прикладной системный анализ водных ресурсов (ПСА ВР) [37,38,40,44,81].

Главные принципы ИУВР были определены в Дублине в 1992 г. на Международной конференции по проблемам воды и окружающей среды и они заключаются в том, что: а) ресурсы пресной воды не бесконечны, вода – основа жизни и устойчивого развития общества; б) развитие и управление водными ресурсами должно равномерно распределяться между теми, кто пользуется водой, теми, кто планирует и принимает решения на всех уровнях; в) вода имеет экономическую стоимость и должна восприниматься как экономическое благо [29,32,68,81,90]. Эти принципы получили одобрение для приоритетного практического применения на состоявшейся в Рио-де-Жанейро встречи на высшем уровне «Планета Земля» (Организация Объединенных Наций, 1993 г.). Последующие совещания (в первую очередь, Всемирная встреча на высшем уровне по устойчивому развитию в Йоханнесбурге в 2002 г.) еще раз подчеркнули, что ИУВР является необходимым условием устойчивого развития [29,48,68,81].

Концепция ИУВР основывается на ряде ключевых принципов, которые и определяют ее практическую сущность. В обобщенном виде эти принципы заключаются в следующем:

управление водными ресурсами осуществляется в пределах гидрографических границ, в соответствии с морфологией конкретного речного бассейна;

управление предусматривает учет и использование всех видов водных ресурсов (поверхностных, подземных и возвратных вод), принимая во внимание климатические особенности регионов;

тесная увязка всех видов водопользования и всех участвующих в управлении водными ресурсами организаций по горизонтали между отраслями и по вертикали между уровнями водохозяйственной иерархии;

общественное участие не только в управлении, но и в планировании и развитии водохозяйственной инфраструктуры;

приоритет природоохранных требований в деятельности водохозяйственных органов;

нацеленность на водосбережение и борьбу с непродуктивными потерями воды водохозяйственными организациями и водопользователями; управление спросом на воду, наряду с управлением ресурсами;

информационное обеспечение, открытость и прозрачность системы управления водными ресурсами;

экономическая и финансовая стабильность управления.

Согласно позиции Глобального водного партнерства [68] «Интегрированное управление водными ресурсами – это процесс, который способствует скоординированному освоению и регулированию водных, земельных и связанных с ними ресурсов в целях извлечения на равной основе вытекающей из этого максимальной пользы с точки зрения экономического и социального благосостояния, без ущерба для устойчивости важнейших экосистем». Глобальное водное партнерство [68—72] интерпретирует «интегрированное управление» как понятие, включающее в себя развитие и управление. Устойчивое и эффективное управление водными ресурсами требует целостного подхода, связывающего социально-экономическое развитие с защитой природных экосистем и обеспечивающего надлежащие связи на управленческом уровне между землепользованием и водохозяйственной деятельностью. Поэтому обеспечение готовности к бедствиям, обусловленным такими связанными с водой явлениями, как наводнения и засухи, должно стать элементом интегрированного управления водными ресурсами, поскольку такие бедствия являются важным фактором, который необходимо учитывать при обеспечении устойчивого развития.

Таким образом, базовые принципы перехода к ИУН должны рассматриваться на основе и как неотъемлемая составная часть ИУВР, что и явилось причиной выбора публикаций [66,77,81,89] для подготовки синопсисов раздела 2 нашего обзора.

Наша рекомендация тем читателям, которые захотят улучшить свое понимание принципов и инструментария ИУВР – выберите в качестве исходного учебного пособия «Курс интегрированного управления водными ресурсами в Российской Федерации», разработанный в 2009—2011гг. объединенной командой российских и голландских ученых и преподавателей [29]. В качестве полезного дополнительного учебного материала читателям рекомендуется использовать перевод на русский язык книги «Вместе учимся совместному управлению – развитие участия в управлении водными ресурсами», подготовленную командой проекта «HarmoniCOP», объединяющей представителей 15 университетов и организаций стран ЕС [12]. В качестве следующей ступени обучения мы рекомендуем читателям проработку двух руководств, подготовленных Глобальным водным партнерством: «Руководство по ИУВР в бассейнах рек» [71] и «Инструментальный ящик ИУВР. Совместное использование знаний для справедливого, действенного и устойчивого управления водными ресурсами» [72]22
  Перевод на русский язык [71] и [72] можно найти на сайте http://www.cawater-info.net


[Закрыть]
.

Важным элементом практического внедрения принципов ИУВР является создание информационно-моделирующего инструмента, способного обеспечить устойчивое управление системой водных ресурсов. Опыт внедрения на практике принципов ИУВР, накопленный в США ([битая ссылка] http://cdss.state.co.us) и ЕС ([битая ссылка] http://www.europa.eu.int/comm/environment/water/water-framework/index_en.html; [битая ссылка] http://www.bafg.de; http://www.wem.ctw.utwente.nl) однозначно свидетельствует, что таким инструментом может быть инновационная методология создания высокотехнологичных полноструктурных систем поддержки принятия решений при интегрированном управлении речным бассейном (СППР ИУРБ), которые могут быть использованы для поддержки процесса принятия политических, стратегических и тактических (оперативных) решений [73,81]. В СППР ИУРБ структурированный и интегрированный подход к управлению речным бассейном объединяется с достижениями в области информационных технологий, такими как географические информационные системы (ГИС), имитационные и оптимизационные компьютерные модели, приводя в результате к инструменту, который дает возможность обрабатывать, анализировать, прогнозировать и предоставлять информацию о пространственно-временных переменных системы водных ресурсов. СППР помогает ЛПР, распознавать какая информация является значимой на любом заданном этапе процесса принятия решения. С помощью такой информации может быть улучшено качество анализа эффективности различных мероприятий, которые вырабатываются в процессе принятия решений. С одной стороны эти мероприятия связаны с содержимым стратегии ИУВР, таким как анализ решаемых проблем, прогнозирование будущих состояний, планирование и проверка альтернатив, оценка воздействий, сравнение и ранжирование альтернатив. С другой стороны, эти мероприятия включают в себя такие процессообеспечивающие действия как информационное взаимодействие (интерактивность) и соучастие представителей заинтересованных сторон в процессе принятия решений.

Общая конфигурация СППР ИУРБ, как открытой системы коллективного пользования для планирования и управления водными ресурсами, включает в себя ряд уровней (функциональных систем) и блоков [5,39,73,81].

К уровню 1 относится измерительно-коммуникационная система с блоками: данные дистанционного зондирования земли (ДЗЗ), метеорологических, гидрологических гидрохимических и гидробиологических наблюдений на сети станций и постов (включая on-line данные автоматических станций раннего предупреждения об опасных явлениях и процессах), данные контроля за работой гидротехнических сооружений, данные инженерно-полевых изысканий русловых процессов, информация о точечных и диффузионных источниках загрязнения водных объектов и т. п.

Уровень 2 образует информационная система с блоками: ГИС, базы исторических и оперативных данных о системе природных ресурсов, о социально-экономической и административно-институциональных системах, базы знаний и правил.

Уровень 3 составляет моделирующая система с блоками: модели природных систем, социально-экономические модели, модели управления водопотреблением и водопользованием, модели техногенных воздействий и источников загрязняющих веществ, модели землепользования, модели урбанизированных территорий и т. п.

Наконец, к уровню 4 относится экспертно-аналитическая система с блоками сервисных программ: диагноза и развития ССПР, разработки стратегий, оценок и нормирования.

Рубежными в современной истории создания и эксплуатации СППР ИУРБ, общее количество которых насчитывает многие десятки, если не первые сотни, в мире, являются, по нашему мнению, 1993 и 2013 годы. В 1993 году началась разработка вероятно первой в мире СППР ИУРБ для участка реки Колорадо на территории штата Колорадо (США), которая была сдана в эксплуатацию в 1998 году.33
  Одна из первых и успешных попыток анализа осуществимости проекта специализированной СППР для управления наводнениями в бассейне реки Ред (Канада, США) была предпринята в том же 1998 году и её результаты изложены в отчете [88]


[Закрыть]
К 1913 году в штате Колорадо поэтапно «бассейн за бассейном» была разработана и успешно функционирует единая сеть СППР для интегрированного управления всеми бассейнами основных рек штата (см. сайт [битая ссылка] http://cdss.state.co.us).

В 2013 году технический Комитет Глобального Водного Партнерства ([битая ссылка] www.gwp.org) опубликовал отчет «Роль систем поддержки принятия решений и моделей в интегрированном управлении речными бассейнами» [73], обобщающий знания и опыт партнеров ГВП в указанной проблемной области и предназначенной в качестве практического руководства при разработке и верификации инструментальных средств типа СППР и информационно-моделирующих систем, призванных помочь ЛПР и ПЗС в деле реализации принципов и инновационных технологий ИУВР.

Понятие СППР ИУРБ не используется в Водном кодексе 2006 г. [15] и Водной стратегии Российской Федерации на период до 2020 года [13]. Вместе с тем отдельные попытки разработки СППР предпринимались в нашей стране чаще всего в исследовательских вариантах и в рамках международных проектов [5,7,8,25,39 и др.]. Однако, в своем выступлении на Всероссийской конференции «Водные проблемы крупных речных бассейнов и пути их решения» (6—11 июня 2009 года, г. Барнаул) советник РАН, академик О. Ф. Васильев подчеркнул: «Россия отстает от США в разработке и реализации СППР управления речными бассейнами приблизительно на 20 лет. Несомненно, приоритетной задачей в области инновационного управления водными ресурсами нашей страны является задача ликвидации этого отставания».

Читателям заинтересованным в получении информации доступного уровня об ИУВР и СППР ИУРБ, включая описание результатов реализации конкретного проекта СППР для ИУВР Санкт-Петербурга и Ленинградской области, рекомендуем обратиться к монографии [5].

В нашем обзоре проблемы разработки и эксплуатации СППР ИУРБ, включая примеры применения СППР ИУН, обсуждаются в разделах 3.1 и 3.2, а так же упоминаются в разделах 2.1 и 2.4.

«Интеллектуальным» ядром СППР ИУРБ, позволяющим прогнозировать переменные системы водных ресурсов и проводить анализ сценариев на тему «Что будет, если…?» относительно факторов внешних воздействий (например, изменения переменных климата; изменения параметров растительного покрова; строительство гидротехнических сооружений и т.п.) является моделирующая система СППР [5,25,26,43,63,81,91]. Методологической основой разработки моделирующей системы служит междисциплинарный прикладной системный анализ водных ресурсов (ПСА ВР) [37,38,44,73,81,95 и др.]. Сравнительно простой вариант прикладного системного анализа водных объектов/экосистем [38,44] включает интегрированную реализацию следующих этапов: реальный объект – экспериментальное и теоретическое изучение объекта – феноменологическая/концептуальная модель – математическая модель – имитационная/численная модель – испытание модели (калибровка, верификация, анализ чувствительности и неопределенностей) – анализ результатов моделирования – получение новых знаний об объекте.

В нашем обзоре методология применения ПСА ВР для создания моделирующих компонентов СППР представлена в разделах 3.1, 3.2 и 3.4.


О системном определении понятия «наводнение»


Раздел 1.1 монографии [20] носит название «Понятие „наводнение“: природные и социально-экономические аспекты». В этом разделе авторы [20] обсуждают две исторически сложившиеся группы в определении понятия «наводнение». К первой группе они относят формулировки, в которых под наводнением понимается стихийный природный процесс, выражающийся в физическом затоплении суши в результате подъема уровня воды в реке, озере или море [17,30,31]. Ко второй группе авторы [20] относят определения, в которых под наводнением понимается затопление используемых человеком земель, в результате чего причиняется социально-экономический ущерб [2,27,35].

В нашем определении понятия «наводнение» мы воспользуемся фундаментальным представлением [81] о том, что систему водных ресурсов (СВР) при решении проблем планирования и управления, можно рассматривать как «продукт» взаимодействия системы природных ресурсов (СПР), социально-экономической системы (СЭС) и административно-институциональной системы (АИС). Подробное аналитическое описание характеристик СПР, СЭС и АИС и их взаимодействия можно найти в приложении Е монографии [81]. В результате такого представления под наводнением будем понимать: «Временное природное или природно-техногенное затопление территории, освоенной человеком для проживания и различных хозяйственных целей, вызывающее отрицательные последствия социально-экономического характера (включая, гибель людей, эвакуацию населения, материальный и нематериальный ущербы) и требующее применения эффективных методов и средств административно-институционального характера (включая принципы и инструментарий интегрированного управления наводнениями). Таким образом, в данном определении понятия «наводнение», в отличие от определения второй группы, подчеркивается принципиальная важность высокоэффективного управления наводнениями и ответственность ЛПР (читай, государство) и ПЗС (читай, институты гражданского общества) за обеспечение такого управления.


Примечание: технические переводы на русский язык публикаций, указанных в заголовках разделов 2.1, 2.4 – 3.3, выполнил первый автор этой книги. Им также выполнено редактирование текстов переводов на русский язык (см. сайты [битая ссылка] www.apfm.info и [битая ссылка] www.unece.org) публикаций, синопсисы которых содержатся в разделах 2.2 и 2.3.



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4 5 6