ИВП РАН обосновал возможности снижения риска катастрофических наводнений на реках Восточного Саяна

Институт водных проблем РАН выполнил научные исследования опасности наводнений на территории Тулунского района (Иркутская обл., РФ) и условий формирования катастрофического паводка на р.Ии, произошедшего летом 2019 г.

Общие результаты исследования размещены на портале Минобрнауки: https://www.minobrnauki.gov.ru/ru/press-center/card/?id_4=2883

Серия наводнений на реках Иркутской области, произошедших летом 2019 г. в результате прохождения мощнейших дождевых паводков, стала одним из наиболее разрушительных гидрологических явлений регионального масштаба, наблюдавшихся в последние годы на территории России. По данным правительства Иркутской области, полному и частичному затоплению подверглись более 70 муниципальных образований, включая 4 города, 67 сел и поселков, около 60 деревень, садоводств и садоводческих товариществ. Ущерб, по некоторым оценкам, составил более 35 млрд рублей, в том числе 0.5 млрд рублей - ущерб, нанесенный сельскому хозяйству. Основной удар стихии пришелся на левобережные притоки Ангары: реки Белая, Ока, Ия, Китой и Иркут, берущих начало в горах Восточного Саяна. Особенно тяжелая ситуация сложилась на р. Ии в районе г. Тулуна, где наводнение носило катастрофический характер.

Целью работ ИВП РАН было исследование опасности наводнений на левобережных притоках р. Ангары, анализ условий формирования и прохождения экстраординарного паводка на основе совместного использования методов физико-математического и численного гидродинамического моделирования.

На первом этапе на основе информационно-моделирующего комплекса ECOMAG (ИВП РАН) разработана модель формирования речного стока в бассейнах левобережных притоков Ангары. С помощью этой модели показано, что в условиях переувлажненной почвы потери стока на впитывание в почву на значительной части территории бассейна и, в частности, на водосборе р. Ия были минимальны. На фоне экстремальных осадков (за несколько дней выпало более 200 мм) это послужило дополнительным фактором формирования экстремально высокого паводка. С помощью модели были также получены расчетные гидрографы, выполнена оценка максимального расхода воды р. Ии. На пике паводка он составил 5640 куб. м/с, что почти на 1500 куб м/с больше исторического максимума 1984 г.

На втором этапе на основе программного комплекса Stream 2D (ИВП РАН) была построена численная двумерная гидродинамическая модель течения в русле и на пойме р. Ия в районе г. Тулуна. С ее помощью проанализирована динамика прохождения волны катастрофического паводка. Результаты моделирования и сравнительный анализ полей глубин и скоростей течения воды позволили обоснованно утверждать: что существующие дамбы защищали участок городской излучины выше автодорожного моста до величины расходов воды около 3500 куб. м/с. При превышении этой величины поток выходит на пойму. На пике паводка, при расходах воды на подходе к городу 6000 куб. м/с, на участках большой протяженности слой воды глубиной более 2 метров переливался через дамбы. Они не создавали существенных препятствий для водного потока. Перелив дамб сопровождался интенсивной трансформацией паводковой волны за счет аккумуляции значительного объема воды (более 10% от общего объема паводка) на широкой пойме в районе города. Поэтому максимальный расход воды в створе гидропоста составил 5700 куб. м/с, что соответствует результатам, полученным на гидрологической модели. Элементы инженерной защиты, а также застройка поймы р. Ии в районе городской излучины практически не оказали влияния на максимальные уровни затопления г. Тулуна. Также установлено, что залом перед автодорожным мостом глубиной 1-2 м (при глубине потока в 10 м) не оказал существенного влияния на уровни водной поверхности выше моста. Он не создал подпора, так как в данном случае стеснение живого сечения потока оказывается незначительным. Высокие скорости течения и его косоструйность стали причиной подмыва опор в левом пролете моста, однако сам мост не создавал серьезных препятствий водному потоку.

Выполненные работы наглядно иллюстрируют высокую эффективность совместного использования современных инструментов гидрологического и гидродинамического моделирования при исследовании условий формирования катастрофических наводнений и поддержки принятия решений по повышению безопасности территорий, подверженных воздействию подобных явлений.

Динамика распространения волны паводка на р. Ии, вызвавшего затопление г.Тулуна летом 2019 года (результаты моделирования):

Рис. Распределение максимальных глубин на пике паводка (результаты моделирования)

Рис. Максимальные скорости течения на пике паводка (результаты моделирования)