Часть 1. Прогноз уровней Днепра в период весеннего половодья в районе Киева

Многие киевляне обеспокоены возможными затоплениями прибрежных территорий в районе Киева во время высокого паводка 2010 года, с которым уже связано немало панических слухов. МЕТЕОПРОГ до прохождения пика паводка, который пройдет в район Киева в конце апреля - первую неделю мая, будет регулярно информировать о формировании половодья и прогнозах подъема уровней воды в Днепре в период паводка.

Первый прогноз мы решили сопроводить детальными комментариями ведущего разработчика прогноза Марка Железняка, - заведующего отделом математического моделирования окружающей среды Института проблем математических машин и систем (ИПММС) НАН Украины, зам.директора Украинского центра экологических и водных проектов АТН Украины - УЦЭВП (одного из основателей веб проекта МЕТЕОПРОГ), с которым встретился Редактор отдела новостей МЕТЕОПРОГ.

МЕТЕОПРОГ: Как определяется уровень воды в Днепре возле Киева, от какой отметки отсчитывается? Какие уровни воды наблюдались в прошлые годы?

Читайте также

Погода по Украине на завтра Прогноз погодных условий в Украине на декабрь 2023 30 Ноября 2023 10:29

МЖ: На суше все отметки поверхности отчитываются от уровня моря, точнее в так называемой Балтийской системе высот (БС) от нуля Кронштадтского футштока. Эта принятая в СССР система исчисления высот продолжает использоваться в Украине.

Отметки высот в БС можно увидеть на топографических картах. Так, например, самые высокие точки Труханова острова имеют отметки 95-96 м БС, Набережная-Крещатицкая на Подоле,- 96.5 м БС, Русановская набережная - 97.9 м БС, набережная Днепра в районе Пешеходного моста 98 м БС, Печерские холмы - около 190 м БС. Уровень воды в реках измеряется на гидрологических постах системы Гидрометслужбы от условной нулевой отметки, назначаемой для каждого поста. Для Гидрологической станции Киев, расположенной возле «Моста Метро», 0 поста принят на отметке 87 м БС. Поэтому, когда Украинский Гидрометцентр прогнозирует, что в паводок уровень воды в районе Киев поднимется до 7.2 -8 метров то это означает ( +87 м) до отметок 94.2-95 м БС. Отметки уровня воды БС более информативны, чем уровни от нуля поста потому, что их проще сравнивать с отметками берегов и определять будет ли затапливаться тот или иной участок берега.

Уровень воды в районе Киева летом при отсутствии паводков определяется подпором Каневской ГЭС, для которой нормальный подпорный уровень ( НПУ) 91.5 м БС, что составляет в пересчете от 0 поста Киев 4.5 м. В паводок 2009 года измерялся максимальный уровень в 5.46 м или 92.46 БС. Данные о самых высоких паводках прошлых лет на Днепре в районе Киева представлены в Таблице 1.

Табл.1 Характеристики высоких половодий в районе Киева

В 2004 году был самый многоводный паводок последних 20 лет, который, однако, при максимальной отметке у гс Киев в 93.5 м БС существенных затоплений не вызвал. Наводнения в паводки 1970 и 1979 годов памятны многим киевлянам, особенно паводок 1970 подтопивший часть Подола, район Корчеватого, затопивший Труханов остров и остров Гидропарк пригородные села Гнедин и Вишенки Бориспольского района.

МЕТЕОПРОГ: Паводок 2010 года - почему Ваша группа занимается его прогнозированием, - гидрологические прогнозы это же сфера ответственности Гидрометцентра? Каков вклад Вашей группы ?

МЖ: Ситуация чрезвычайная, если не по прогнозируемым последствиям паводка, то уж точно по общественному резонансу и, поэтому, требует вовлечение специалистов независимо от их ведомственной принадлежности. У нашей команды есть успешный опыт комплексных межведомственных проектов - с 1986 -го научная поддержка работ по ликвидации последствий Чернобыльской аварии, когда с Гидрометцентром, Госводхозом и другими ведомствами мы разрабатывали прогнозы радиоактивного загрязнения Днепра и оценивали эффективность различных водоохранных мероприятий для выбора наиболее оптимальных из них. В этом году на официальном уровне наш институт вовлечен в деятельность Рабочей группы по проблемам паводка при РНБО и в деятельность Межведомственной комиссии при Госводхозе Украины по установлению режимов работы Днепровских водохранилищ.

Опыт нашего коллектива, который важен для прогноза этого паводка, - уникальные для Украины и конкурентоспособные на мировом рынке математические модели, которые позволяют рассчитывать растекание речного потока с затоплением берегов. В упрощенном виде расчет уровней воды в районе Киева можно представить в виде школьной задачи о бассейне, в который вода втекает из двух труб ( створ Киевской ГЭС и устье Десны) и из одной трубы вытекает, и нужно определить уровень воды в бассейне. Нешкольный характер этой задаче придает сложный рельеф дна и берегов «бассейна» с многочисленными островами и протоками, а также гидродинамические свойства речного потока, вследствие которых нельзя говорить о постоянном уровне воды во всем «бассейне»- в каждый момент времени уровень воды изменяется и вдоль и поперек потока. Наши математические модели, позволяющие рассчитывать на компьютерах движение речного потока, были проверены по историческим данным, - задавая расходы Десны и сбросы Киевской ГЭС в паводки прошлых лет, мы подобрали параметры моделей, обеспечивающие хорошее совпадение рассчитанных уровней воды возле поста Киев с измеренными. В текущей работе эти модели используются во взаимодействии с Украинским Гидрометцентром, разрабатывающим прогнозы притоков к Киевскому водохранилищу и прогнозы стока Десны , с центром ГИС Аналитик, разработавшим цифровую карту отметок берегов и глубин, с Госводхозом, планирующим режимы сработки и наполнения водохранилищ во время паводка.

МЕТЕОПРОГ: Что на сегодня дала эта совместная работа? Какой паводок прогнозируется в районе Киева ?

МЖ: Объем и высота половодья в районе Киева зависит от снегозапасов в бассейне Припяти, в российской и белорусской частях бассейна Днепра, вместе формирующих приток к Киевскому водохранилищу, а также от снегозапасов в бассейне Десны. Украинский Гидрометцентр на основе данных, полученных от российских и белорусских коллег в рамках межправительственных соглашений, и данных сети наблюдений в Украине, подготовил к началу марта 2010 прогноз притоков, который позволил оценить, что объемы и максимумы половодья 2010 ожидаются аналогично таким прошлым половодьям:

Днепр, Неданчичи ( приток в Киевское водохранилище) - аналог половодья 1994 г.

Припять, Чернобыль - аналог половодья 1999 г

Десна, устье, - аналог половодья 2004 г.

Результирующий гидрограф (зависимость расходов воды от времени ) половодья 2010 в районе Киева, рассчитанный с учетом трансформации волны половодья в Киевском водохранилище и планируемых режимов сброса и наполнения Киевской ГЭС представлен на Рис.1

Рис.1 Прогностические сценарии притоков к Киевскому водохранилищу и притока из Десны и рассчитанные расходы воды через Киевскую ГЭС и в районе Киева.

Важно отметить, что прогностические кривые, представленные на Рис 1 характеризуют форму и максимумы притоков, но не точные даты наступления пиков половодья на притоках и в районе Киева. То есть, прогнозируется максимальный расход в 7200 куб м/ сек, который будет наблюдаться в Киеве в период третей декады апреля или в первых числах мая, если конец марта и апрель будут холоднее нормы. Сравнение с данными Таблицы 1, представленной выше, показывает, что хотя половодье 2010 будет на 2000 куб м/ сек выше, чем самое высокое за последнее десятилетие половодье 2004 года прогнозируемый паводок будет в 1,5 раза менее многоводным, чем в 1979 году и в 2,5 раза менее многоводным, чем в 1970 г.

Для оценки зон затоплений важны расчеты уровня воды по прогнозируемой водности. На Рис.2 и Рис 3 представлены результаты расчетов изменения среднего по поперечному сечению уровня воды от плотины Киевской ГЭС до Плютов в максимум половодья в сравнении с аналогичными характеристиками половодий прошлых лет.

Рис.2 Уровни поверхности воды в пик половодий разных лет на участке Днепра от Киевской ГЭС до с. Плюты, отсчитанные от 0 поста Киев

Рис.3 Уровни поверхности воды (БС) в пик половодий разных лет на участке Днепра от Киевской ГЭС до с. Плюты

Перепад в уровне воды вниз по течению от нижнего бьефа Киевской ГЭС до с Плюты тем выше, чем выше паводок. Для притока паводка 1970 г перепад составил более 2.5 м, а для условий прогнозируемого паводка 2010 года - около 2 метров. Уклоны кривой продольной поверхности реки (так называемой кривой подпора) возрастают с увеличением расходов и ростом гидравлического сопротивления потока в различных сужениях - в створах мостов, островов, намывных кос. Сегодня мы представляем результаты расчетов только средних по сечению отметок поверхности воды и среднего продольного уклона. Детализированное моделирование с учетом поперечных уклонов свободной поверхности ведется сейчас и будет представлено в ближайшую неделю в виде карт потенциальных зон затоплений. Полученные на текущем этапе результаты показывают, что уровни воды в прогнозируемый паводок 2010 примерно на метр ниже, чем были в паводок 1979. На Рис.3 показаны уровни воды в БС, которые можно сопоставлять с отметками прибрежной зоны. На Рис. 4-9 эти прогнозные уровни воды в пик паводка в разных сечениях русла показаны в наложении на карту Киева масштаба 1:100000 1992 года в сравнении с уровнями воды в тех же сечениях для условий максимума половодья 1979 года.

С учетом прогнозных уровней воды и отметок высоты берегов отметим, что при прогнозируемых уровнях воды не будут затапливаться дачный массив Русановские сады, защищенный дамбой с отметкой гребня 96-97 м БС. С учетом отметки 93.7 в районе пристани Осокорки может быть незначительно притоплена часть этого дачного массива. Будет превышен уровень переливной дамбы со шлюзами, защищающей массив Вишенки-Бортничи, с учетом отметки гребня этой дамбы 92.5-92.7 м БС, и будут затоплены пойменные луга до сел Вишенки и Гнедин, затопления в этих селах будут зависеть от отметок отдельных усадеб. Будут затоплены большая часть Труханова острова и острова Гидропарк, прибрежные территории в районе Корчеватого, территории с низкими отметками «за дамбой» в Конче-Заспе. Рекомендуем заинтересованным владельцам сравнить проектные отметки своих участков, строений и защитных дамб с представленными прогностическими уровнями на картах Рис.4-9 для того чтобы оценить риски затоплений. Детальная карта прогнозируемых районов затоплений сейчас рассчитывается и будет представлена на сайте МЕТЕОПРОГ в ближайшие дни. Продолжается совместная работа Украинского Гидрометцентра, НАН Украины и Госводхоза по уточнению прогноза половодья в зависимости от метеоусловий и режимов сработки водохранилищ, о результатах которой мы будем регулярно информировать на этой странице сайта МЕТЕОПРОГ.