ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ ЗАТОПЛЕНИЯ

Плешакова Е.К.

Аспирант, Санкт-Петербургский горный университет

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ ЗАТОПЛЕНИЯ

Аннотация

Рассмотрено текущее состояние вопроса определения площади затопления при наводнениях и сезонных паводках Обозначены вопросы, недостаточно освещенные в нормативно-технической документации. Для разработки методики предложено рассмотреть решение схожей задачи при проектировании гидротехнических сооружений. Подчеркнута необходимость исследования параметров, влияющих на точность определения площади затопления.

Ключевые слова: площадь затопления, площадь водохранилища, емкость водохранилища, геоинформационная система.

 

Pleshakova E.K.

Postgraduate student, Saint-Petersburg Mining University

WAYS TO IMPROVE ACCURACY OF ESTIMATION FLOODED AREAS

Abstract

The article considers the current state of the problem in estimation flooded areas caused by inundations and river floods. Issues that are not represented in normative documents have been presented. To develop new method suggested using the analogous problem in process of projecting hydraulic engineering structures. The importance of studying parameters connected with accuracy of estimation have been outlined.

Keywords: flooded area, surface area of reservoirs, volume of reservoirs, geographical information system.

Задача определения площади затопления в настоящее время является крайне актуальной задачей. Наиболее востребованными данные о территориях, подверженных затоплению, будут при прогнозе затоплений территорий в результате наводнений, сезонных паводков и гидродинамических авариях, а также при разработке комплекса мер по обеспечению защиты населения и хозяйственных объектов от затоплений и смягчению их последствий. Стоит также отметить, что подобные сведения могут быть использованы при разработке нормативно-технической документации, регламентирующей хозяйственное использование земель, подверженных сезонным затоплениям.

В настоящее время наиболее остро стоит вопрос определения площади затопления в результате сезонных паводков и наводнений. Актуальность подтверждена нормативно-правовыми актами, в частности постановлением Правительства РФ от 18.04.2014 № 360 «Об определении границ зон затопления, подтопления». [6]. Тем не менее, несмотря на немалое количество работ, методических указаний, нормативной документации, посвященных вопросам определения площадей затоплений, до сих пор остаются недостаточно освещенными некоторые вопросы [1; 5; 6]. Отсутствуют требования к точности определения площадей затопления, кроме того сама методика определения площадей затопления также не регламентирована.

В связи с этим, возникает необходимость разработки и обоснования методики, позволяющей определить площадь затопления, с необходимой точностью. Схожая задача определения площади затопления возникает на различных этапах проектирования гидротехнических сооружений (ГТС). Рассмотрим данный вопрос более подробно.

Проектирование крупных ГТС осуществляется по принципу перехода «от общего к частному» и состоит из двух стадий: проектной и рабочей документации. Двум стадиям проектирования предшествует  внестадийное проектирование, т.е. разработка схемы территориального планирования, включая обоснование инвестиций. [9] Задача определения размера затопления при возведении гидросооружения возникает на разных этапах проектирования. Основой для подсчета ёмкости водохранилища, установления размеров затоплений служат топографо-геодезические материалы изысканий. На предпроектной стадии решаются основные вопросы затопления и подтопления крупных населенных пунктов и промышленных центров, транспортных сооружений и других важнейших народнохозяйственных объектов. Для определения в первом приближении границы затоплений и ёмкости водохранилищ используют топографические карты речной долины в масштабе 1:25 000 и 1:100 000 с высотой сечения рельефа 5-20 м, для горных районов- в масштабе 1:25 000 с высотой сечения рельефа 2-5 м. Для предварительного размещения на проектируемом участке ГТС и определения предварительных значений подпорных отметок используют сокращенные продольные профили, которые составляют в масштабе 1:500 000-1:100 000 для крупных равнинных рек, 1:50 000-1:10 000 для малых равнинных рек. [2; 3] При составлении проектной документации также решается задача определения зоны затопления и подтопления. По топографической карте осуществляется установление границы затопления и подтопления, а также объектов, попадающих в эти границы при заданном нормальном подпорном уровне, а также определение площадей затопления и емкости водохранилища. Определение параметров проектируемого водохранилища и решение задач, связанных с организацией водохранилища, осуществляют по топографическим картам масштаба 1:2 000-1:10 000. Для рабочего проектирования выполняются топографические съемки масштаба 1:500-1:1 000.

Анализ литературных источников [2; 3; 4] показал, что задача определения площади затопления и объема водохранилища прежде решалась также по топографическим картам. Площадь водохранилища определяли с помощью планиметра или по палеткам, которые строили на прозрачной пленке. Широкое распространение получили два типа палеток. Палетка первого типа представляет сетку квадратов со сторонами 1 см. Площадь водохранилища находили по формуле , зная - площадь каждого квадрата со сторонами 1 см и - количество квадратов, попадающих внутрь контура водохранилища, при наложении палетки на топографическую карту с утолщенной горизонталью, соответствующей отметке воды в водохранилище. Палетка второго типа представляет параллельные линии, расстояния между которыми равны 1 см. Площадь водохранилища между двумя параллельными линиями, например можно рассматривать как площадь трапеции. Тогда общая площадь водохранилища будет равна , где - масштабный коэффициент, равный на местности площади карты в 1 кв. см. Объем водохранилища в свою очередь вычислялся с использованием формулы трапеций или усеченного конуса. Стоит отметить, что определение емкости водохранилища по топографическим картам данным методом сопровождается ошибками, вызванными:

а) ошибками измерения площадей затоплений планиметром;

б) ошибками в измеренной площади водохранилища в зависимости от ошибок горизонталей по высоте;

в) ошибками интерполирования площадей затоплений. [3]

Тем не менее считается, что ошибка определения площадей и объемов водохранилища по карте рассмотренными методами не превышает 5-10%. [2; 3; 4]

Следует отметить, что несмотря на ряд нормативных документов [7; 8; 9; 10], посвященных гидротехническому строительству, в частности проектированию ГТС, значительной проблемой является отсутствие регламентированных допусков при определении площади и емкости водохранилища на разных стадиях проектирования. Из опыта приняты следующие допуски: для предпроектной стадии емкость водохранилища достаточно определять с точностью до 10-20%, для проектной документации и для расчетов периода наполнения водохранилища с точностью около 3-5%.

Обобщая вышесказанное, можно сделать вывод, что необходимо разработать универсальную методику определения площади затопления, которую можно будет использовать не только для определения площади затопляемых территорий в результате наводнений и сезонных паводков, но и, например, для определения площади водохранилища при проектировании ГТС. Кроме того, необходимо обосновать точность такой методики.

В настоящее время наиболее оптимально использовать геоинформационные системы (ГИС) для определения площади затопления. Как уже было сказано ранее, для решения поставленной задачи необходимо прежде всего иметь топографические карты и планы разных масштабов, которые в свою очередь могут быть получены в результате производства тахеометрической съемки, воздушного лазерного сканирования, дистанционного зондирования Земли. Названные методы получили широкое распространение, но тем не менее имеют некоторые особенности, связанные с оперативностью, трудоемкостью, экономической составляющей и производительностью в целом. Картографические материалы, получаемые в результате выполнения съемки местности различными методами, имеют разную точность, полноту и степень детальности. Следовательно возникает необходимость детального исследования и выявления параметров, влияющих на точность определения площади затопления. Понимание механизма влияния отдельных параметров на определение площади затопления, позволит повысить точность определения площади, используя для расчетов параметры, полученные с более высокой точностью. Возвращаясь к недостаточно освещенному в нормативной документации вопросу установления точности определения площади и емкости водохранилища на различных стадиях проектирования ГТС, стоит также отметить, что результаты данного исследования могут быть полезны при разработке методических указаний и нормативно-технических документов.

Литература

1. Водный кодекс Российской Федерации от 03.06.2006 N 74-ФЗ (ред. от 13.07.2015) (с изм. и доп., вступ. в силу с 24.07.2015). Доступ через справ- правовую систему Консультант Плюс.
2. Карлсон А.А., Пик Л.И. Инженерно - геодезические работы для проектирования и строительства энергетических объектов. М., «Недра», 1986
3. Кузнецов С.М. Геодезические работы при проектировании и строительстве гидротехнических сооружений. М., Геодезиздат, 1960
4. Пандул И.С. Геодезические работы при изысканиях и строительстве гидротехнических сооружений. СПб.: Политехника, 2008
5. Постановление Правительства РФ от 10 апреля 2007 года N 219. «Об утверждении Положения об осуществлении государственного мониторинга водных объектов» Доступ через справ-правовую систему Консультант Плюс.
6. Постановление Правительства РФ от 18 апреля 2014 N 360. «Об определении границ зон затопления, подтопления» Доступ через справ.-правовую систему Консультант Плюс.
7. СП 47.13330.2012 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения.
8. СП 58.13330.2012 Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33-01-2003
9. СТО 70238424.27.140.027-2009 Гидроэлектростанции. Правила разработки схем территориального планирования и проектной документации
10. СТО 70238424.27.140.036-2009 Гидроэлектростанции. Водохранилища ГЭС. Основные правила проектирования и строительства. Нормы и требования.

References

1. Vodnyj kodeks Rossijskoj Federacii ot 03.06.2006 N 74-FZ (red. ot 13.07.2015) (s izm. i dop., vstup. v silu s 24.07.2015). Dostup cherez sprav- pravovuju sistemu Konsul'tant Pljus.
2. Karlson A.A., Pik L.I. Inzhenerno - geodezicheskie raboty dlja proektirovanija i stroitel'stva jenergeticheskih ob#ektov. M., «Nedra», 1986
3. Kuznecov S.M. Geodezicheskie raboty pri proektirovanii i stroitel'stve gidrotehnicheskih sooruzheniĭ. M., Geodezizdat, 1960
4. Pandul I.S. Geodezicheskie raboty pri izyskanijah i stroitel'stve gidrotehnicheskih sooruzhenij. SPb.: Politehnika, 2008
5. Postanovlenie Pravitel'stva RF ot 10 aprelja 2007 goda N 219. «Ob utverzhdenii Polozhenija ob osushhestvlenii gosudarstvennogo monitoringa vodnyh ob#ektov» Dostup cherez sprav-pravovuju sistemu Konsul'tant Pljus.
6. Postanovlenie Pravitel'stva RF ot 18 aprelja 2014 N 360. «Ob opredelenii granic zon zatoplenija, podtoplenija» Dostup cherez sprav.-pravovuju sistemu Konsul'tant Pljus.
7. SP 47.13330.2012 Inzhenernye izyskanija dlja stroitel'stva. Osnovnye polozhenija. Aktualizirovannaja redakcija SNiP 11-02-96 Inzhenernye izyskanija dlja stroitel'stva. Osnovnye polozhenija.
8. SP 58.13330.2012 Gidrotehnicheskie sooruzhenija. Osnovnye polozhenija. Aktualizirovannaja redakcija SNiP 33-01-2003
9. STO 70238424.27.140.027-2009 Gidrojelektrostancii. Pravila razrabotki shem territorial'nogo planirovanija i proektnoj dokumentacii
10. STO 70238424.27.140.036-2009 Gidrojelektrostancii. Vodohranilishha GJeS. Osnovnye pravila proektirovanija i stroitel'stva. Normy i trebovanija.