Наводнения не следуют строгому календарю. В европейских широтах они могут случиться в любой месяц года. Но если посмотреть на статистику, выявляются закономерности. Рейн обычно переживает наводнение 1,5 раза в год. Эльба справляется с 1,7. Одер — с двумя. Дунай берет корону с тремя ежегодными наводнениями.
Ученые делят эти события на две различные категории: летние наводнения и зимние наводнения. Разница заключается не только в температуре. Это скорость, источник и опасность.
Как летние грозы вызывают паводки в горах
Летние наводнения бывают бурными и быстрыми. Обычно они происходят из-за сильных летних дождей, например, ливня от мощной грозы. Малые водосборные бассейны, особенно истоки в горных районах, наиболее уязвимы. Вода поднимается быстро. Она выливается с огромным объемом.
Зимние наводнения работают иначе. Здесь осадки и таяние снега создают большие объемы стока, но подъем и спад происходят медленно. Опасность смещается к нижним течениям речной системы. Именно там встречаются высокие уровни воды из нескольких притоков. Когда эти потоки сталкиваются, нижнее течение становится точкой давления.
Почему Центральная Европа страдает от наводнений в начале лета, а тропики ждут июля
Расположение определяет время. В Центральной Европе первые летние месяцы — период высокого риска. Регионы с регулярным таянием снега в конце зимы сталкиваются с весенними наводнениями. Тропические зоны поражаются во время сезона дождей.
В тропиках Северного полушария наибольшие потоки наблюдаются с июля по сентябрь. Ганг, Белый Нил и Иравади достигают пика в августе. В Южном полушарии пиковые потоки смещаются на период с февраля по апрель, совпадая с местным сезоном дождей.
Является ли высокий или низкий уровень воды в реке необычным? Нет. Колебание — это норма. Река становится непредсказуемой и опасной только тогда, когда она вызывает экстраординарные наводнения в населенных пунктах, где люди не подготовились должным образом.
Эффект насыщения почвы, превращающий дождь в потоп
Вот механизм, который превращает дождь в катастрофу. Когда объем хранения почвы заполнен, земля насыщена водой. Это часто происходит после длительных дождливых периодов в ноябре или декабре в наших широтах. Если снова идут сильные дожди, почва ведет себя так, будто она вымощена асфальтом.
Вся дождевой сток течет по поверхности в ручьи и реки. Вода собирается в ручьях, но не может отводиться достаточно быстро. Формируется паводковая волна.
Типичная погодная обстановка для этого — чередование холодных фронтов, приносящих снег, и теплых фронтов, вызывающих его таяние, сопровождаемое дополнительными сильными дождями. Рождественское наводнение на Рейне в 1993 году произошло именно так.
При каждом наводнении уровень воды в реке поднимается быстро. Для крупных рек наводнение может быть в 25 раз выше минимального уровня воды. Для рек среднего размера соотношение может достигать 250 раз. В крайних случаях наблюдались наводнения, превышающие минимальный уровень воды в 1350 раз.
Почему горные потоки разрушают мосты, а равнинные наводнения наступают постепенно
В горной местности пространственно ограниченной сильной погоды достаточно, чтобы ручьи разбухли разрушительным образом. Русло реки имеет небольшое сечение, особенно в глубоко врезанных узких долинах. Это придает паводковой волне огромную силу. Из-за крутого уклона вода стремительно мчится вниз по долине.
Где она переливается через берега, она сносит дома и мосты. Поддерживаемая силой гравия и обломков, которые она несет, разрушение происходит быстро. Катастрофа часто случается в мгновение ока.
Равнинные реки рассказывают совершенно другую историю. В огромных потоках равнин наводнение нарастает постепенно на более обширной водосборной площади. Одна паводковая волна в верхнем течении притока может быть локально разрушительной, но в нижнем течении главной реки она почти не ощущается.
Чтобы вызвать наводнение в нижнем течении, требуется гораздо больший приток воды. Необычно сильные осадки должны выпадать в течение длительного периода на широкой части водосборного бассейна. Высокие наводнения из притоков должны суммироваться в главной реке.
Опасность достигает пика, когда река уже содержит больше воды, чем обычно, в ее нормальный период маловодья, а затем, в ходе следующего обычного паводкового сезона, получает еще более аномальный сток от высоких осадков. Это пошаговое увеличение предупреждает об исключительном наводнении за несколько недель. Когда паводковая волна наконец формируется, она не накатывается на равнину внезапно. Основываясь на гидрографических условиях в верхнем и среднем течениях, можно даже довольно точно предсказать ее прибытие.
Данные о самых больших зарегистрированных подъемах воды
Масштаб этих событий трудно осознать без цифр. В следующей таблице перечислены некоторые из самых высоких зарегистрированных уровней воды для выбранных рек, измеренные в метрах подъема.
| Река | Место | Подъем, м |
|---|---|---|
| Рейн | Базель | 6 |
| Гаронна | Ажен | 11,7 |
| Рейн | Кёльн | 13,55 |
| Нил | Асуан | 15 |
| Миссисипи | Виксберг | 17,9 |
| Огайо | Цинциннати | 24,4 |
| Колорадо | — | ок. 30 |
| Чжанцзян | — | ок. 60 |
Что на самом деле вызывает катастрофические наводнения?
Самые большие и разрушительные наводнения происходят от рек, разбухших от непрерывных или внезапных ливней, или внезапного таяния снега. Проницаемость почвы является решающим фактором. Она определяет, сколько поверхностной воды поступает в реки. Если поверхность почвы еще замерзла, даже незначительные осадки могут вызвать масштабные наводнения.
В Сибири ситуация становится хуже. Большие реки стекают с юга на север. Одновременно дрейфующий лед в дельтовых регионах блокирует естественный отток в море. Каждый год огромные ландшафты превращаются в недоступные болотистые участки.
В конечном итоге, условия, ведущие к наводнениям и затоплениям, это:
— Непрерывные сильные дожди
— Таяние снега
— Разрушение плотин и/или дамб
Физика последовательна. Опасность заключается в том, куда уходит вода и насколько быстро земля может ее впитать.
Почему человеческая деятельность усугубляет наводнения
Вы можете предположить, что наводнения — это просто невезение. Дело природы. Но присмотритесь внимательнее. Люди активно разрушают системы, которые раньше поглощали воду. Это не тонкая игра. Это агрессивное воздействие.
Вырубка лесов в горных районах лишает почву корневых систем, которые удерживают её на месте. Без этого зелёного слоя дождь попадает на голую землю, смывает верхний слой почвы вниз по склону и быстрее устремляется в реки. В низинах ниже по течению наступает затопление.
Затем есть бетон. Мы заасфальтировали поймы. Мы построили торговые центры, автомагистрали и жилые комплексы на землях, которые раньше служили губкой. Теперь, когда идёт дождь, воде некуда деваться. Она не впитывается. Она стекает.
Сельское хозяйство здесь тоже играет грязную роль. Преобразование пастбищ в пашню означает использование тяжёлой техники и химических удобрений. Это уплотняет почву. Земля превращается в кирпич. Дождь не может проникнуть вглубь. Он стекает в ручьи, резко повышая расход воды именно тогда, когда река уже разбухает.
И где мы строим? В зонах опасности. Взгляните на Бангладеш. Плотность населения в этих дельтах, подверженных наводнениям, ошеломляет. Мы размещаем наши дома, бизнес и нашу жизнь именно там, куда вода стремится. Добавьте повышение уровня моря из-за парникового эффекта, и у вас получается рецепт катастрофы, полностью самовызванной.
Двусторонний меч наводнений
Это кажется контринтуитивным. Как катастрофа может быть полезной? Может. Наводнения грязные, разрушительные и смертоносные. Но они также являются удобрением.
Рассмотрите дельту Нила. До строительства Асуанской плотины ежегодное половодье откладывало богатый питательными веществами ил по полям. Этот естественный цикл орошения и внесения удобрений позволил египетской цивилизации процветать. Без этого ежегодного промывания эта конкретная высокая культура, возможно, никогда бы не возникла. Наводнение было двигателем сельского хозяйства.
Но ущерб серьёзен. Если наводнение случается прямо перед сбором урожая, урожай пропадает. Продовольственная база рушится. История полна таких моментов. В Китае, когда Хуанхэ или Янцзы выходили из берегов, число жертв от последующего голода часто превышало число людей, погибших от самой воды. Наводнение не только топило их. Оно морило их голодом.
Есть и вторичный убийца. Болезни. Паводковая вода — это смесь канализационных стоков, почвы и мусора. Она становится рассадником холеры и других патогенов. Вода отступает, но болезнь распространяется.
Практические стратегии защиты от наводнений
Мы не можем остановить дождь. Но мы можем управлять ущербом. Старый трюк прост. Стройте на сваях. В некоторых частях Юго-Восточной Азии дома приподняты на сваях, позволяя ежегодному половодью течь под ними. Это пассивная защита, которая работает вместе с водой, а не против неё.
Структурные барьеры тоже помогают. Замки и дамбы сдерживают реку. Но они работают только при условии их обслуживания и того, что давление не превышает их пределов.
Растительность — самый эффективный буфер. Травы, кустарники и деревья стабилизируют почву. Леса — чемпионы в этом. Рыхлая структура лесной почвы действует как гигантская губка. Она поглощает осадки, задерживает сток и сглаживает водный баланс. Без этого растительного покрова поверхностный сток происходит немедленно и бурно.
Водохранилища действуют как амортизаторы. Они хранят воду во время пикового стока и выпускают её медленно. Озеро Констанц в Германии делает это для Рейна. Оно забирает часть летнего паводка и удерживает её, выпуская воду постепенно, чтобы река ниже по течению не поднималась резко.
В Северной Америке городское планирование приняло модель зонирования для пойм. Идея состоит в стратификации рисков. Вы не строите завод или жилой комплекс в самой опасной зоне. Вы размещаете там сгораемые (некритичные) объекты. Дорогостоящая, критически важная инфраструктура размещается в самой безопасной зоне, как можно дальше от берега. Это логичный способ снизить стоимость катастрофы.
Нормативный сдвиг в Германии после 2002 года
Лето 2002 года стало будильником. Наводнения были разрушительными. Инфраструктура дала сбой. Правительство отреагировало. К лету 2004 года Бундестаг принял «Закон об улучшении превентивной защиты от наводнений».
Основное предписание ясно. Прекратить строительство в пойме. Точка. Никаких новых жилых или коммерческих зон в районах, подверженных наводнениям. Если земля затапливается, она остаётся поймой.
Сельское хозяйство сталкивается с жёсткими новыми правилами. В зонах с высокой эрозией и стоком сельское хозяйство полностью запрещено. В других речных регионах с риском наводнений сельское хозяйство разрешено только при определённых условиях. Использование вредных пестицидов и удобрений в этих зонах запрещено. Почва слишком уязвима; химикаты просто смоются в водную систему.
План также включает отвод дамб назад. Восстановление естественной ширины берегов реки. Дать реке дышать. Это сдвиг от борьбы с водой к управлению пространством вокруг неё.
События 2002 года доказали, что одного бетона недостаточно. Нужно пространство. Нужна природа. Нужно принять, что некоторые земли предназначены для реки, а не для нас. Закон пытается кодифицировать эту реальность. Это медленный процесс. Изменение законов о зонировании сложнее, чем строительство стены. Но это единственный способ прекратить цикл разрушения.
