АСТРАХАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Геология нефти и газа»

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему:

«НАВОДНЕНИЯ»

Выполнила:

ст-ка гр. ХГ-12

Кадырбирдиева Г.С.

Проверили:

доц., к.г.-м.н.

Гольчикова Н.Н.

асс. Калягин С.М.

Астрахань 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

I. Основные понятия гидрологии суши 5

II. Наводнения 9

2.1. Общие сведения о наводнениях 9

2.2. Наводнения в период весеннего половодья 10

2.3. Наводнения, вызванные дождями и ливнями 22

2.4. Селевые потоки и наводнения 24

2.5. Наводнения при заторах льда 27

2.6. Наводнения при зажорах льда 29

2.7. Нагонные наводнения 31

Заключение 35

Список литературы 36

Введение

Общеизвестно, что состояние и развитие как биосферы, так и человеческого общества находится в прямой зависимости от состояния водных ресурсов. В последние десятилетия все большее число специалистов и политических деятелей среди проблем, стоящих перед человечеством, под номером 1 называют проблему воды. Водные проблемы возникают в четырех случаях: когда воды нет или ее недостаточно, когда качество воды не отвечает социальным, экологическим и хозяйственным требованиям, когда режим водных объектов не соответствует оптимальному функционированию экосистем, а режим ее подачи потребителям не отвечает социальным и экономическим требованиям населения и, наконец, когда от избытка воды обжитые территории страдают от наводнений.

В глобальном аспекте первые три проблемы явились порождением уходящего века, а четвертая сопутствует человеческому обществу с древнейших времен. И как это ни парадоксально, на протяжении многих веков человечество, предпринимающее неимоверные усилия для защиты от наводнений, никак не может преуспеть в этом мероприятии. Наоборот, с каждым веком ущерб от наводнений продолжает расти. Особенно сильно, примерно в 10 раз, он возрос за вторую половину ушедшего века. По нашим расчетам, площадь паводкоопасных территорий составляет на Земном шаре примерно 3 млн. кв. км, на которых проживает около 1 миллиарда человек. Ежегодные убытки от наводнений в отдельные годы превышают 200 миллиардов долларов. Гибнут десятки и более тысяч людей.

О наводнениях написано много статей и сотни книг. Но, к сожалению, в большинстве из них дается простая констатация о происшедших наводнениях, причиненном ими ущербе, или же рассматриваются отдельные аспекты этого феномена, такие как прогноз наводнений, причины, вызывающие наводнения, инженерные методы защиты от них. В последние десятилетия, особенно в США и в первую очередь усилиями Джильберта Уайта начали рассматривать возможности внедрения не инженерных методов для уменьшения бедствий, причиняемых наводнениями.

I. Основные понятия гидрологии суши

На обширных просторах нашей страны от суровой Арктики на севере до горных вершин Памира и Тянь-Шаня на юге, от Карпат на западе до далекой Чукотки и Сахалина на востоке действуют многие тысячи гидрологических постов, осуществляющих ежедневные наблюдения за состоянием рек и озер, куда входят измерения уровней и расходов воды, ее температуры, толщины ледяного покрова, мутности воды и др. Одновременно функционирует разветвленная сеть метеорологических станций, ведущих регулярные наблюдения за состоянием погоды — температурой воздуха, направлением и скоростью ветра, количеством атмосферных осадков, высотой и плотностью снежного покрова и т. д. Руководит работой гидрологической и метеорологической сети Государственный комитет по гидрометеорологии и контролю природной среды и его местные управления. В системе Госкомгидромета имеется ряд научно-исследовательских институтов гидрологического профиля; среди них головной — Государственный гидрологический институт (Санкт-Петербург). Гидрологическая наука представлена также в других ведомствах.

В дальнейшем читателю не обойтись без некоторых важных понятий научной гидрологии. Многие из них известны читателю из курсов школьной географии и математики.

Первое исходное понятие – это физико-географическая зона, где течет данная река. Этой зоной предопределяются главные особенности ее водного питания.

Поверхность любого речного бассейна состоит из множества элементарных площадок суши, различно наклоненных к горизонту и по-разному ориентированных в пространстве. Площадки отделены одна от другой микроводоразделами и продольными понижениями разной формы и глубины. Система этих понижений образует гидрографическую сеть бассейна. Итак, гидрографическая сеть в узком смысле слова есть совокупность постоянных и временных Водотоков—больших и средних рек, речек и ручьев, а также разного рода водотоков, периодически возникающих в балках, оврагах, лощинах и ложбинах. Гидрографическая сеть в широком смысле слова включает в себя и все водоемы с замедленным водообменом — болота, озера, пруды, водохранилища.

Участок земной поверхности, с которого талая или дождевая вода, следуя уклону, стекает в какое-либо ближайшее звено гидрографической сети, носит обобщённое название — склон. Иными словами, склон — это наклоненный к горизонту участок земной поверхности, как правило, с тальвегом (углублением) вдоль его пониженного края. Верхний край склона есть поверхностный водораздел между бассейнами двух соседних тальвегов.

Речной бассейн есть территория суши, с которой талая и дождевая вода стекает в данную реку. Можно различать бассейн реки, бассейн озера, бассейн водохранилища и т. д. Возможно также говорить о бассейне реки до какого-либо пункта (замыкающего створа) или до устья. Бассейн реки называют и по-другому — водосбором. Размер водосбора, а точнее его площадь,— важнейшая числовая характеристика любой реки.

На склонах происходит преобразование талой и дождевой воды в речной сток. Гидрографическая же сеть лишь перераспределяет сток во времени и пространстве. Так, значительная часть жидких атмосферных осадков, выпадающих на поверхность бассейна, расходуется на заполнение мириадов бессточных углублений земной поверхности, увлажнение верхнего слоя почвы и смачивание поверхности растений. В дальнейшем почти вся эта вода теряется на испарение. Лишь какая-то доля выпавших осадков стекает в гидрографическую сеть, а также фильтруется в почву, достигая затем зеркала грунтовых вод. О происходящих на склонах бассейна чрезвычайно больших количественных превращениях выпавших осадков свидетельствуют колебания коэффициента стока практически во всем возможном диапазоне— от 0 до 0,85—0,90.

Гидрографическая сеть собирает воду со склонов и транспортирует ее вниз по уклону к замыкающему створу. Неравномерное во времени и пространстве поступление осадков на земную поверхность преобразуется — в основном благодаря гидрографической сети бассейна — в сравнительно плавную волну паводка в замыкающем створе.

Очевидно, чем больше речной бассейн, тем разнообразнее климат, рельеф, почвы, растительность и т. д.— иными словами, тем разнообразнее природные условия на его территории. Среди многочисленных характеристик природных условий бассейна, помимо площади водосбора и длины реки, первостепенное значение имеют озерность, заболоченность и лесистость (т. е. доля площади бассейна в процентах, занятая соответственно озерами, болотами и лесами).

Многие реки, впадающие в море, отлагают в своих устьях наносы (из-за уменьшения скорости течения). Здесь образуется сложная система островов и проток, называемая дельтой (по сходству с греческой буквой Δ—„дельта"). Из крупных рек нашей страны очень большими дельтами обладают Лена, Волга, Северная Двина, Нева. Морские устья ряда рек представлены сравнительно узкими заливами — эстуариями, например Енисея, Амура, Днепра, Южного Буга.

Таким образом, мы употребили еще несколько специальных терминов — „сток воды", „гидрограф стока". В широком смысле слова сток воды есть движение воды по поверхности суши (по склонам, руслам водотоков и др.), а также подземным путем в процессе круговорота воды в природе. В узком смысле слова сток воды — это количество воды, протекающей через замыкающий створ реки за какой-либо интервал времени. Можно определить сток за год — годовой сток, месячный сток, сток за половодье или паводок, суточный сток и, наконец, сток за одну секунду. В последнем случае это есть расход воды.

Применительно к теме о наводнениях особо важное значение имеют понятия о максимальном расходе и уровне воды за половодье или за паводок, а также об объеме половодья или паводка.

Уровень воды — высота поверхности воды в реке (озере) над условной горизонтальной плоскостью сравнения. Плоскость эта называется нулем поста. Ее выбирают при организации поста таким образом, чтобы она была на 0.3—0,5 м ниже самого возможного низкого уровня. В устьевых участках рек, впадающих в моря уровень воды иногда измеряется над ординаром, т. е. над средним многолетним уровнем в данном пункте. Если сложить две цифры — уровень воды на посту с отметкой нуля поста, то получится абсолютная отметка уровня, т.е. превышение поверхности воды в реке над поверхностью моря.

II. Наводнения

2.1. Общие сведения о наводнениях

В наши дни реки приобрели значение и как источник энергии, орошения, промышленного водоснабжения, приемник сточных вод, а также как место массового отдыха, туризма и спорта.

Все крупные города страны расположены вблизи больших и средних рек, а также на морском побережье. На севере Европейской части страны нет ни одного населенного пункта (города, деревни) вне рек и озер. Так, в зоне затопления Братского водохранилища на р. Ангаре плотность населения была в шесть раз больше, чем в среднем по Иркутской области, а в зоне затопления Токтогульского водохранилища на р. Нарын — в двадцать раз больше, чем в Токтогульском районе. Если на географическую карту страны нанести только одни города, то она довольно верно отобразит ее гидрографическую сеть.

Причины наводнений многообразны, и каждой причине или группе причин соответствует свой вид наводнения. Ниже укажем четыре группы видов наводнений.

1. Наводнения, связанные с прохождением очень большого для данной реки расхода воды. Такие наводнения случаются в период весеннего снеготаяния, при выпадении обильных ливневых и дождевых осадков, в случае крушения плотин и при прорывах завальных озер.

2. Наводнения, вызванные в основном большим сопротивлением, которое водный поток встречает в реке. Это обычно происходит в начале и в конце зимы при зажорах и заторах льда.

3. Наводнения, обусловленные как прохождением больших расходов воды, так и значительным сопротивлением водному потоку. К нт1 относятся селевые потоки на горных реках и водно-снеговые потоки в балках, оврагах и ложбинах.

4. Наводнения, создаваемые ветровыми нагонами воды на крупных озерах и водохранилищах, а также в морских устьях рек.

В пределах Советского Союза преобладают наводнения первой группы (около 80 % всех случаев). Они встречаются на равнинных и горных реках, в северных и южных районах и т. д. Остальные виды наводнений имеют локальное распространение.

Климатические условия в различных районах страны весьма разнообразны. Еще более различаются метеорологические условия каждого конкретного года. По этой причине нет ни одного года, в течение которого не случилось бы наводнения то на одних, то на других реках. Есть годы в гидрологическом отношении сравнительно спокойные и, напротив, очень неспокойные.

2.2. Наводнения в период весеннего половодья

Весной 1970 г. выдающееся по высоте весеннее половодье отмечалось на реках бассейнов Десны, Оки, Верхнего Дона и Верхнего Днепра. Максимальные уровни и расходы воды оказались близкими к исторически наблюденным — такие уровни имеют повторяемость 1 раз в 50—100 лет. Необычайно высокие максимумы отмечались на гидрологических постах: р. Дон — г. Задонск; р. Сосна — г. Елец; р. Тускарь — г. Курск; р. Ока — г. Орел; р. Зуша — г. Мценск. Были частично затоплены десятки городов и многие сотни сельских населенных пунктов.

Весна 1979 г. ознаменовалась чрезвычайно высоким половодьем на реках обширной территории между Верхней и Средней Волгой на западе и Уралом на востоке (Белая, Чусовая, Уфа, Кострома, Унжа, Ветлуга, Вятка и др.). Особенно высоким оно было на р. Вятке, где оказался превзойденным исторический максимум за предшествующий период в 101 год. Хозяйству ряда областей был нанесен серьезный материальный ущерб.

Так, в Башкирии были частично или полностью затоплены 180 населенных пунктов, в Свердловской области — 210 населенных пунктов. В той или иной мере пострадали г. Киров на р. Вятке, г. Пермь на р. Каме, г. Красновишерск на р. Вишере, г. Кунгур на р. Сылве, г. Уфа на р. Уфе и т. д.

По приведенным выше данным нетрудно составить перечень переменных во времени основных факторов, обусловливающих высоту весеннего половодья:

— запас воды в снежном покрове перед началом весеннего таяния;