Наводнения: от защиты к управлению. Научные редакторы: член-корреспондент РАН В. Н. Лыкосов и профессор В. А. Земцов. 1. Введение (П. Ю. Пушистов)

Около 70% природных стихийных бедствий на земном шаре связаны с гидрометеорологическими явлениями и процессами. По числу жертв и причиняемым ущербам наводнения исторически занимают одно из первых мест в ряду стихийных бедствий и катастроф [2,20,41,47,50,60,81]. В последние годы участились катастрофические наводнения, усугубились их экономические, социальные и экологические последствия и выросло число вызванных ими человеческих жертв [16,20,33,36,42,47,62,66]. В этой и без того тревожной ситуации, фиксируемая изменчивость климата и ожидаемые его изменения, по мнению экспертного сообщества, могут привести к тому, что наводнения станут более частыми, масштабными и интенсивными [9,14,19,24,34,45,47,58,61,69].

С другой стороны, наводнения – это природные явления, которые приносили и будут приносить пользу: сезонное затопление пойм рек является необходимым для обеспечения благополучия экосистем рек, формирования новых мест обитания фауны, отложения ила и плодородного органического материала, а также для поддержания существования водно-болотных угодий.

Социальная и экономическая уязвимость при наводнениях определяются, главным образом, качеством планирования и управления жизнедеятельностью человека – быстрым и, часто, плохо организованным аграрным и промышленным освоением пойменных земель, высокими темпами урбанизации этих территорий, эффективностью работы систем раннего предупреждения, прогнозирования и реагирования на чрезвычайные ситуации при наводнениях и т. п. [1,16,23,27,47,60,81,86,87].

1.1. Исторические аспекты защиты от наводнений

Человек с древнейших времен стремился построить жилище и освоить плодородные земли в поймах и устьевых зонах крупных рек, впадающих в моря и океаны, территории щедро обеспеченные водой для жизни, ведения сельского хозяйства и транспортных связей с внешним миром. История освоения речных пойм и прибрежных зон морей и океанов непрерывно связана с многовековой историей борьбы человека с водной стихией и, прежде всего, с историей методов и средств защиты от наводнений. Эти методы и средства достаточно хорошо описаны в научной, технической и популярной литературе (см., например, раздел «История защиты от наводнений» [47], а также [50,65,79,85,92]).

Общепринято делить методы и средства защиты от наводнений на инженерные (или структурные) и неинженерные (или неструктурные) [16,47]. Традиционно сложившимися и доминантными в практических применениях, вплоть до середины XX века, были методы инженерной защиты, основанные на следующих мероприятиях:

регулирование и перераспределение стока в речном бассейне с помощью плотин и водохранилищ;

ограждение защищаемых территорий и объектов дамбами;

увеличение пропускной способности речных русел;

повышение отметок высот защищаемых территорий до незатопляемых уровней;

переброска части стока;

некоторые специальные приемы снижения опасности наводнений.

Достаточно подробные обзоры работ с описанием целей, классификаций и недостатков строительства и эксплуатации защитных гидротехнических сооружений (ГТС) можно найти в [16,41,47,81 и др.].

Многовековая практика борьбы с наводнениями показала, что значительная часть территорий пойм и прибрежных зон морей и океанов, подверженных периодическим или потенциально возможным затоплениям, не может быть обеспечена только инженерными системами защиты [16,47,81]. Более того, доказано, что одни только инженерные методы и средства защиты не могут остановить темпы роста ущербов от наводнений, а в ряде случаев, особенно при катастрофических наводнениях, обусловленных прорывами или разрушениями инженерных ГТС, такие ущербы увеличиваются кратно. Приведем лишь один, но очень яркий пример. При известном наводнении на реке Миссисипи в августе-сентябре 1993 года, более 1000 из 1300 дамб, предназначенных для задержки водных масс при наводнениях, были прорваны, включая мощные противопаводковые дамбы, защищающие такие крупные города, как Сент-Луис (см. приложение D [81]).

При таком положении дел для плохо защищенных или совсем не защищенных территорий, где отсутствуют противопаводковые ГТС, исключительную важность (см., например, [16,41,47,81]) приобретают неинженерные предупредительные стратегические и оперативные методы и средства защиты от наводнений. К таким направлениям защиты относятся:

контроль за хозяйственным использованием опасных зон;

организация оперативного оповещения и информирования органов управления и населения об опасности наводнения;

разработка и оперативное осуществление планов эвакуации людей и материальных ценностей из угрожаемых районов;

организация высокоэффективных гидрометеорологических наблюдений;

мониторинг и прогноз развития паводковых процессов;

вынос объектов из зон периодического затопления;

развитие программ страхования от наводнений;

организация координации и эффективного управления защитой от наводнений в речном бассейне.

Каждому из указанных выше мероприятий неинженерной защиты от наводнений, успешно применявшихся на практике со второй половины XX века, посвящено большое число специальных публикаций, обзоры которых можно найти в, например, работах [10,16,41,47,50,81,94]. В конце прошлого века, вместе с формулированием принципов интегрированного управления водными ресурсами (ИУВР) [48,68,81,90], было установлено (см., например, раздел 3 [77]), что методы и средства традиционной защиты от наводнений характеризуются существенными недостатками, поскольку:

эти методы ориентированы преимущественно на «контроль», а не «управление» наводнениями;

мероприятия по контролю наводнений часто осуществляются несогласованно и разрозненно;

мероприятия по контролю наводнений основаны на реагирование на ситуацию, а не на ее предупреждение;

упор в системах противопаводковой защиты делается, главным образом, на структурные (инженерные) мероприятия;

управленческие решения разрабатываются и применяются в рамках очень ограниченного числа дисциплин или областей применяемых знаний;

как правило, не учитывается текущая и перспективная динамика морфологических характеристик рек;

редко учитываются уроки, вынесенные из ошибок в прошлом.

Интегрированный подход к управлению наводнениями, принимающий во внимание, как возможности, предоставляемые поймами для социально-экономической деятельности, так и управления рисками, и являющийся жизненно важным для устойчивого развития бассейнов рек начал интенсивно развиваться и применяться с начала текущего столетия [41,60,62,66,77,81,86,89].

1.2. Интегрированное управление наводнениями

Интегрированное управление наводнениями (ИУН) объединяет процессы развития земельных и водных ресурсов в речном бассейне в контексте интегрированного управления водными ресурсами [41,68,71,72,94] с целью максимально эффективного использования пойм и сведения к минимуму случаев гибели людей и имущества. ИУН должно быть открытым, прозрачным, всеохватывающим и коммуникативным; оно должно предусматривать децентрализацию процесса принятия решений, включать общественное обсуждение и участие представителей заинтересованных сторон в процессе планирования и реализации [77,89].

ИУН требует концептуального отказа от традиционного фрагментарного подхода к управлению наводнениями (в отечественной литературе (см. например [2,16,46]) – к защите от наводнений), который на практике часто оказывается малоэффективным (см. раздел «Заключение» [16] и приложение D [81]).

ИУН требует не только концептуального отказа от традиционного фрагментарного подхода, но и способствует эффективному использованию ресурсов речного бассейна в целом, с применением при этом стратегий по сохранению или увеличению продуктивности пойм, обеспечивая одновременно защитные меры от потерь, вызываемых наводнениями [77,89].

Устойчивое и эффективное управление водными ресурсами требует целостного подхода, увязывающего социально-экономическое развитие с защитой природных экосистем и обеспечивающего надлежащие связи на управленческом уровне между землепользованием и водохозяйственной деятельностью. Поэтому обеспечение готовности к бедствиям, обусловленным такими связанными с водой явлениями, как наводнения и засухи, должно обязательно стать элементом управления водными ресурсами, поскольку такие бедствия являются важным фактором, который необходимо учитывать при обеспечении устойчивого развития бассейнов рек [16,41,77,89].

Целостный подход к планированию и управлению, связанный с чрезвычайными ситуациями, является предпочтительным по сравнению с подходом, определяемым конкретным опасным явлением, и ИУН должно быть частью более широкой системы учета различных факторов риска и управления этими рисками. Такой подход способствует структурированному обмену информацией и формированию эффективных организационных взаимосвязей. При планировании ИУН достижение общей цели устойчивого развития требует координации процессов принятия решений любого количества органов власти и организаций, занимающихся вопросами развития. При принятии любого решения, которое влияет на гидрологические характеристики бассейна, должны приниматься во внимание все остальные аналогичные решения [41,66,77,87,89].

1.3. Ассоциированная программа управления наводнениями. Международная инициатива по наводнениям

В августе 2001 года Всемирная метеорологическая организация (ВМО) и Глобальное водное партнерство (ГВП) учредили Ассоциированную программу управления наводнениями (АПУН, англ., APFM, http://[битая ссылка] www.apfm.info) для целевой поддержки стран-членов в деле внедрения интегрированного управления наводнениями, как нового целостного подхода к управлению наводнениями, в том числе в трансграничном аспекте. Комитет по управлению АПУН организовал работу над программой в формате этапов: этап I, август 2001-июль 2006 гг., этап II, август 2006-март 2010гг., этап III, апрель 2010 – июль 2014 гг., этап IV, начиная с августа 2014 г.

ВМО и ГВП, с участием более двух десятков организаций-партнеров, с помощью АПУН, определяют концептуальные начала и руководящие принципы интегрированного управления наводнениями.

С момента первой публикации концептуального документа «Интегрированное управление наводнениями» в 2003 году он стал базовым справочным документом, в котором ИУН описывается в качестве практически осуществимого варианта политики в области устойчивого развития. Второе и третье, пересмотренные и дополненные издания концепции ИУН были опубликованы в 2006 и 2009 [77] годах, соответственно. Серия публикаций на тему «Политика управления наводнениями», изданных в рамках АПУН, включает в себя следующие сборники:

Законодательные и институциональные аспекты ИУН (WMO No 997, 2006);

Социальные аспекты и вовлечение представителей заинтересованных сторон в ИУН (WMO No 1008, 2006);

Аспекты охраны природы при ИУН (WMO No 1009, 2006);

Экономические аспекты ИУН (WMO No 1010, 2007).

Значительное внимание в деятельности АПУН уделяется вопросам разработки и предоставления пользователям инструментария управления наводнениями (раздел TOOL SERIES на сайте [битая ссылка] www.apfm.info). При этом основные усилия экспертов программы сосредоточены на подготовке серии отчетов об инструментальных средствах, которые включают в себя руководящие материалы (руководства, регламенты и наставления), предназначенные для практиков, занимающихся управлением наводнениями. Особенно впечатляющий по количеству и содержанию технических отчетов АПУН, является серия «Инструментарий ИУН», которая включает в себя следующие выпуски:

1. Разработка бассейнового плана управления наводнениями (выпуск 1, март 2007г., 26 с.);

2.Проведение оценок ущербов от наводнений (выпуск 2, июнь 2013г., 48с.);

3. Применение оценок состояния окружающей среды при управлении наводнениями (выпуск 3, июнь 2013г., 50 с.);

4. Организация участия общественности в управлении наводнениями (выпуск 4, март 2008г., 27 с.);

5. Эксплуатация водохранилищ и регулирование стока (выпуск 5, июнь 2011г., 60 с.);

6. Управление рисками городских наводнений (выпуск 6, март 2008г., 44 с.);

7. Роль планирования землепользованием в управлении наводнениями (выпуск 7, март 2007г., 39 с.);

8. Разделение рисков в управлении наводнениями (выпуск 8, июнь 2013г., 56с.);

9.Управление наводнениями в условиях изменяющегося климата (выпуск 9, август 2009г., 32 с.);

10. Интегрированное управление наводнениями, как адаптационный инструмент при изучении конкретных случаев изменения климата (выпуск 10, февраль 2011г., 54 с.);

11. Планирование чрезвычайных ситуаций при наводнениях (выпуск 11, февраль 2011г., 38 с.);

12. Управление рисками, связанными с наносами (выпуск 13, март 2011г., 53с.);

13. Охрана и восстановление рек и пойм (выпуск 13, май 2012г., 62 с.);

14. Управление городскими наводнениями при изменении климата (выпуск 14, февраль 2012г., 54 с.);

15.Защита от наводнений (выпуск 15, май 2012г., 46 с.);

16. Управление ливневыми паводками (выпуск 16, май 2012г., 44 с.);

17. Управление наводнениями в дельтах рек и прибрежных зонах морей (выпуск 17, май 2012г., 62 с.);

18. Управление трансграничными наводнениями (выпуск 18, март 2013г., 62 с.);

19. Прогнозирование и раннее предупреждение наводнений (выпуск 19, май 2013г., 84 с.);

20. Картирование наводнений (выпуск 20, ноябрь 2013г., 88 с.).

Значительно скромнее на сайте АПУН представлен высокотехнологичный инструментарий средств компьютерного моделирования, которые рекомендуется использовать при управлении наводнениями. В соответствующем разделе сайта, названном «Полезное программное обеспечение» (Useful software) представлены две позиции:

1.Инструменты для оценок:

RLAT – инструмент для быстрой правовой оценки;

Flood Resilience PORTAL – платформа, которая позволяет проводить исследования и оценки рисков наводнений.

2. Программное обеспечение для гидравлического моделирования:

Mike-21-компьютерная двумерная (2D) система, разработанная Датским Гидравлическим Институтом;

KALYPSO – программная платформа с модулями: гидрология, расчет профиля и поверхности воды, 1D/2D моделирование, расчет рисков и планов эвакуации.

Следует подчеркнуть, что в преамбуле к соответствующему разделу сайта АПУН отмечается, что представленный список программных средств не является исчерпывающим и в него включены только те высокотехнологичные компьютерные продукты, которые разработаны основными партнерами АПУН.

В 2009 году ВМО и более чем 20 организаций-партнеров создали Службу поддержки интегрированного управления наводнениями (см. раздел Helpdesk на сайте [битая ссылка] www.apfm.info), через которую странам и бассейнам рек, желающим взять на вооружение концепцию ИУН, предоставляется информация о политике и стратегии управления наводнениями и об институциональном развитии в связи с наводнениями. Деятельность службы поддержки предусматривает не только проведение разъяснительной работы, формирование политики и определение направлений реализации, но и разработку необходимых для их поддержания программ развития потенциала. Замечательным ресурсом Службы поддержки является доступ к 10 платформам тематического электронного дистанционного обучения (E-learning), в области планирования и управления водными ресурсами, которые поддерживаются ведущими университетами мира и рядом международных организаций.

Концепция интегрированного управления наводнениями является основополагающей в деятельности еще одной, весьма авторитетной организацией – Международной инициативы по наводнениям (МИН, англ. IFI, [битая ссылка] http://www.ifi-home.info). Эта организация учреждена ЮНЕСКО и ВМО, совместно с Советом союза университетов (UNS) и Международной стратегией по снижению бедствий (IAHS). Ее деятельность сосредоточена на научных исследованиях, организации информационных сетей, образовании и обучении, оказании поддержки профессиональным сообществам, обеспечении технической помощи и руководства в сфере управления наводнениями. Важным результатом деятельности МИН является организация и проведение международных конференций по управлению наводнениями (ICFM), в том числе в 2000 г. в Германии, в 2002 – в Китае, в 2005 – в Нидерландах, в 2008 – в Канаде, в 2011 – в Японии, в 2014 – в Бразилии. Труды этих конференций можно найти на сайте [битая ссылка] http://www.ifi-home.info.

1.4. Цель обзора. Рекомендации читателю

Цель нашей работы состоит в том, чтобы ознакомить читателя с набором кратких обзоров (синопсисов), избранных публикаций и материалов, отражающих характерный для начала XXI века переход от традиционной весьма ограниченной парадигмы простой «защиты от наводнений» к инновационному подходу – интегрированному управлению наводнениями, основной задачей которого является сведения к минимуму человеческих жертв, а также экономического и экологического ущерба, приносимого наводнениями, с одновременным максимальным повышением эффективности использования пойменных территорий в указанной выше проблемной области. Эти синопсисы объединены в общий обзор, состоящий из двух частей: «Базовые принципы ИУН» (разделы 2.1—2.4) и «Высокотехнологичный инструментарий ИУН» (разделы 3.1—3.4). При подготовке обзора, который можно рассматривать в качестве учебного пособия и введения в рекомендации по применения интегрированного управления наводнениями, мы исходно ориентировались на широкий круг читателей. Это и лица, принимающие решения (ЛПР) – политики, руководители различных уровней, планировщики и проектировщики в сфере управления водными ресурсами, обеспечения устойчивого развития и безопасности жизнедеятельности населения регионов, подверженных воздействию наводнений. Это, конечно, представители заинтересованных сторон (ПЗС) – активисты структур гражданского общества и неправительственных организаций, ориентированных на решение проблем устойчивого развития, безопасности населения и охраны окружающей среды паводкоопасных территорий, представителей соответствующий научных и образовательных сообществ и, наконец, люди, которые просто интересуются вопросами: «Что делать с наводнениями?», «Можно ли ими управлять и как?».

Для лучшего понимания содержания нашего обзора, рекомендуем читателю «иметь под рукой» в качестве базовых учебных пособий и справочников две сравнительно недавно опубликованные монографии: «Катастрофические наводнения начала XXI века: уроки и выводы» (авторы: Воробьев Ю. А., Акимов В. А., Соколов Ю. И. – представители руководящего состава МЧС России, год выпуска – 2003, объем – 352с.) и «Наводнения по континентам и странам мира» (автор: Таратунин А. А. – представитель водохозяйственного комплекса России, год выпуска – 2011, объем 240с.).

Что касается первой монографии [16], то мы настоятельно рекомендуем читателям внимательно, «с карандашом в руке», прочитать (или перечитать) первую главу этой книги, в которой профессионально точно и эмоционально адекватно описаны генезис, динамика, меры по защите и последствия катастрофических наводнений в Якутии (май 2001 г.), в Иркутской области (май-июнь 2001г.), в Приморье (август 2001 г.), на Кубани (январь 2002г.), на Юге России (июнь-июль 2002г.), на Черноморском побережье Краснодарского края (август 2002 г.) и в Западной Европе (август-сентябрь 2002г.). Именно в этой главе авторы констатируют: «По числу жертв и ущербу, причиняемому обществу, наводнения занимают первое место среди стихийных бедствий, вместе с тем, как это ни парадоксально, единой общепринятой концепции защиты от наводнений паводкоопасных территорий пока нет». Подчеркнем, что именно в 2003 году, то есть в год издания монографии [16], ВМО и ГВП в рамках АПУН выпустили первое издание концептуального документа «Интегрированное управление наводнениями».

В небольших по объему последующих двух главах монографии [16] обсуждается вопрос оценок ущербов и финансирования работ по ликвидации последствий стихийных бедствий (глава 2) и описаны моральные, социальные, экологические, и санитарно-эпидемиологические последствия наводнений (глава 3). Глава 4 монографии [16] «Защита от наводнений» является центральной с точки зрения интересующей нас проблемной области – управления наводнениями. Теоретический уровень представления материалов двух основных разделов этой главы: инженерные способы защиты и неинженерные способы защиты вполне соответствуют мировому уровню на 2003 год. Читателям рекомендуется использовать в качестве учебных материалов отлично написанные обзоры о постановке дела со страхованием опасности наводнений в США (см. 4.2.1 [16]) и системах раннего предупреждения о наводнениях в США и ряде странах ЕС (см. 4.2.4. [16]). Реальная картина осуществления в РФ мероприятий по защите от наводнений на основе анализа катастрофических наводнений 2001—2002 гг. описана в главе 4 с исчерпывающей полнотой и является преимущественно удручающей. Последнее нашло свое отражение в заключении монографии [16], где четко указаны как основные причины, усугубившие разрушительные последствия наводнений 2001—2002 гг., так и «частные уроки», получившие от авторов [16], оценку «неуд». К числу упомянутых основных причин отнесены: «неподготовленность общей системы водохозяйственных служб, отсутствие заблаговременного оповещения органов управления и населения о приближающемся бедствии, а также неразбериха среди собственников водных бассейнов, которая возникала всегда, когда вставал вопрос «кому заниматься очисткой рек?». Общее число так называемых «частных уроков», перечисленных в заключении [16] составляет около 30. Мы рекомендуем читателю попытаться тщательно проанализировать и осознать каждый из этих уроков. Предложения по решению проблем наводнений в РФ, содержащиеся в заключении [16] (всего 11 позиций), носят, на наш взгляд, хорошо обоснованный характер, но их практическая реализация в рамках парадигмы ИУН сильно зависит от общего перехода страны на принципы и технологии интегрированного управления водными ресурсами [13,28,29,41,68,72,73,94].

Следующая монография «Наводнения по континентам и странам мира» [47], на которую нам хотелось бы обратить внимание читателя, принадлежит перу профессионального гидролога, к.т. н. А.А. Таратунина и предназначена, в первую очередь специалистам, работающим в водохозяйственных структурах России. Напомним, что в 2000 году вышла в свет книга А. А. Таратунина «Наводнения на территории Российской Федерации», второе издание которой, исправленное и дополненное, опубликовано в 2008 году [46]. Материалы первой части монографии [47], посвященные подробному обзору отечественной научной литературы по классификации наводнений (как по условиям формирования, так и по степени социально-экономического воздействия), анализу и истории защиты от наводнений, оценкам и причинам роста ущербов от наводнений, могут служить для наших читателей, как хорошим учебным пособием, так и справочником по хронике выдающихся наводнений по странам и континентам (см. приложение 1 [47]).

Вместе с тем, во второй части книги [47], посвященной анализу современных методов защиты и руководящих принципов снижения ущербов от наводнений, автор подчеркнуто излагает «свое видение в совершенствовании защиты от наводнений» (стр.5 [47]). Как результат, такие разделы монографии (изданной в 2011 году!) как «Разработка и принятие единой международной концепции защиты и снижения ущербов от наводнений» и «Внедрение ГИС технологий в оперативное управление при возникновении угроз от наводнений» оказались «лишенными» каких либо ссылок на весьма результативные усилия мирового профессионального сообщества по переходу на принципы и технологии интегрированного управления наводнениями (см. сайты АПУН: [битая ссылка] http://www.apfm.info и МИН: [битая ссылка] http://www.ifi-home.info).

Среди результатов исследования различных аспектов проблем наводнений, полученных за последние годы институтами РАН, кратко отметим следующие позиции.

В 2006 году сотрудники Института водных проблем (ИВП) РАН д.г. н. Добровольский С. Г. и к. г. н. Истомина М. Н. опубликовали монографию «Наводнения мира» [20], в которой впервые в мировой научной литературе анализируется количественная информация о наводнениях в глобальном масштабе и дается подробный исторический обзор сведений о наводнениях. Вопросы защиты от наводнений или об управлении наводнениями в этой монографии не обсуждаются.

В июне 2011 года на заседании бюро Отделения наук о Земле РАН был заслушан и обсужден доклад академика О. Ф. Васильева «О необходимости создания современных систем оперативного прогнозирования половодий и паводков на реках». Содержание этого доклада подробно изложено в статьях [10,11]. В указанном докладе и последующих публикациях [10,11] обоснованы актуальность проблемы создания в РФ высокотехнологичных информационно-моделирующих систем краткосрочного (оперативного) прогнозирования половодий и паводков и подчеркнута особая важность её решения для целей своевременного предупреждения населения об опасности наводнения, времени его наступления и обеспечении эффективной работы федеральных, региональных и местных органов власти, организаций Росгидромета, МЧС, водного хозяйства и гидроэнергетики. Рекомендуем читателю внимательно ознакомиться с разделом «Опыт решения проблемы в странах европейского сообщества» статьи [10], где, в частности, кратко представлены результаты осуществления двух проектов: «Европейская система прогнозирования наводнений» (EFFS) и «Европейская система предупреждения о наводнениях» (EFAS). Проведя сопоставление состояния работ по созданию систем оперативного прогнозирования половодий и паводков в РФ и за рубежом (США и страны ЕС), авторы [11] приходят к выводу, «что в настоящее время мы запаздываем с работами в этой области примерно на 15—20 лет. Это относится и к созданию систем для управления пропуском паводков через створы гидроэлектростанций. Насколько нам известно, какой-либо единой программы развертывания работ по этому важному направлению, в которой были бы определены цели, подходы к решению проблемы, основные ее разделы, состав участников и пути финансирования, в нашей стране нет, как нет и какой-либо координации действий в этой области».

Мы также рекомендуем читателю не пожалеть времени на знакомство с весьма содержательным интервью заместителя директора ИВП РАН, д.ф.-м. н. А.Н. Гельфана по поводу катастрофического ливневого паводка в Крымске 7.06.2012 г. (http://onznews.wdcb.ru/interwiew/intw_audio1203.html) и с интервью директора этого института, член-корр. РАН, д.э. н. В.И. Данилова-Данильяна – по поводу катастрофического наводнения в бассейне реки Амур в июле-августе 2013 года ([битая ссылка] http://poisknews.ru/theme/science/8562/?print).

Полезным для нашего читателя будет знакомство с результатами работ последних лет консорциума специалистов ОАО «Научно-исследовательский институт энергетических сооружений» и сотрудников кафедры гидрологии МГУ им. М. В. Ломоносова, представленными, например, в [3,4,6,49,53 и др.]1. Работа этого консорциума привела к созданию и успешному практическому применению российских лицензионных программных комплексов: «FLOOD» (свидетельство об официальной регистрации №2002610941. М.: 2002, авторы: Беликов В. В., Милитеев А. Н.), «RIVER_1D» (свидетельство об официальной регистрации №2014612182. М., 2014, авторы: Беликов В. В., Кочетков В. В.), «STREAM_2D» (свидетельство об официальной регистрации №2014612181. М., 2014, авторы: Беликов В. В., Кочетков В. В.), которые могут быть адаптированы для численных расчетов характеристик различных типов наводнений с учетом урбанизации пойменных территорий и естественно-природных и техногенных деформаций речных русел. Примеры описания успешных применений указанных комплексов для моделирования заторных наводнений в районе г. Томск, наводнений на реках Северная Двина (район г. Великий Устюг), Томь (район г. Междуреченск) и Амур (район г. Благовещенск), и катастрофического ливневого паводка в г. Крымске 6—7 июля 2012 г. читатель может найти в работах [49,53,4], соответственно.

Характерным для всех упомянутых выше отечественных монографий, статей и докладов является отсутствие ссылок на публикации, в которых обсуждаются проблемы перехода от традиционной фрагментарной защиты к инновационному интегрированному управлению наводнениями (см. сайты АПУН и МИН, а также [41,66,77,81,87,89]). Вместе с тем, необходимо отметить недавнее появление на сайте Тематического сообщества по проблемам больших плотин: [битая ссылка] www.solex-un.ru/dams/obzory/ges-pavodki обзора «Сравнение роли ГЭС и других средств минимизации последствий паводков» (составители обзора: С. И. Забелин Е. В. Лебедева А. С. Мартынов и С. А. Мартынов, дата публикации:14 апреля 2014г.) с разделом «Мировая практика управления наводнениями». В этом разделе имеются ссылки на сайт АПУН ([битая ссылка] www.apfm.info) и публикации Европейской экономической комиссии ООН [23,89].

Выбор публикаций, вошедших в обзор

Выбор основных публикаций, вошедших в настоящий обзор проводился в едином понятийном пространстве на методологическом базисе, состоящем из трех компонентов:

I. принципы и инструментарий интегрированного управления водными ресурсами (ИУВР) [29,32,41,55,59,68,70,72, 76,81],

II. системы поддержки принятия решений при управлении речными бассейнами (СППР ИУРБ) [5,7,14,21,22,25,39,40,66,73,75, 81,84,87,91],

III. междисциплинарный прикладной системный анализ водных ресурсов (ПСА ВР) [37,38,40,44,81].

Главные принципы ИУВР были определены в Дублине в 1992 г. на Международной конференции по проблемам воды и окружающей среды и они заключаются в том, что: а) ресурсы пресной воды не бесконечны, вода – основа жизни и устойчивого развития общества; б) развитие и управление водными ресурсами должно равномерно распределяться между теми, кто пользуется водой, теми, кто планирует и принимает решения на всех уровнях; в) вода имеет экономическую стоимость и должна восприниматься как экономическое благо [29,32,68,81,90]. Эти принципы получили одобрение для приоритетного практического применения на состоявшейся в Рио-де-Жанейро встречи на высшем уровне «Планета Земля» (Организация Объединенных Наций, 1993 г.). Последующие совещания (в первую очередь, Всемирная встреча на высшем уровне по устойчивому развитию в Йоханнесбурге в 2002 г.) еще раз подчеркнули, что ИУВР является необходимым условием устойчивого развития [29,48,68,81].

Концепция ИУВР основывается на ряде ключевых принципов, которые и определяют ее практическую сущность. В обобщенном виде эти принципы заключаются в следующем:

управление водными ресурсами осуществляется в пределах гидрографических границ, в соответствии с морфологией конкретного речного бассейна;

управление предусматривает учет и использование всех видов водных ресурсов (поверхностных, подземных и возвратных вод), принимая во внимание климатические особенности регионов;

тесная увязка всех видов водопользования и всех участвующих в управлении водными ресурсами организаций по горизонтали между отраслями и по вертикали между уровнями водохозяйственной иерархии;

общественное участие не только в управлении, но и в планировании и развитии водохозяйственной инфраструктуры;

приоритет природоохранных требований в деятельности водохозяйственных органов;

нацеленность на водосбережение и борьбу с непродуктивными потерями воды водохозяйственными организациями и водопользователями; управление спросом на воду, наряду с управлением ресурсами;

информационное обеспечение, открытость и прозрачность системы управления водными ресурсами;

экономическая и финансовая стабильность управления.

Согласно позиции Глобального водного партнерства [68] «Интегрированное управление водными ресурсами – это процесс, который способствует скоординированному освоению и регулированию водных, земельных и связанных с ними ресурсов в целях извлечения на равной основе вытекающей из этого максимальной пользы с точки зрения экономического и социального благосостояния, без ущерба для устойчивости важнейших экосистем». Глобальное водное партнерство [68—72] интерпретирует «интегрированное управление» как понятие, включающее в себя развитие и управление. Устойчивое и эффективное управление водными ресурсами требует целостного подхода, связывающего социально-экономическое развитие с защитой природных экосистем и обеспечивающего надлежащие связи на управленческом уровне между землепользованием и водохозяйственной деятельностью. Поэтому обеспечение готовности к бедствиям, обусловленным такими связанными с водой явлениями, как наводнения и засухи, должно стать элементом интегрированного управления водными ресурсами, поскольку такие бедствия являются важным фактором, который необходимо учитывать при обеспечении устойчивого развития.

Таким образом, базовые принципы перехода к ИУН должны рассматриваться на основе и как неотъемлемая составная часть ИУВР, что и явилось причиной выбора публикаций [66,77,81,89] для подготовки синопсисов раздела 2 нашего обзора.

Наша рекомендация тем читателям, которые захотят улучшить свое понимание принципов и инструментария ИУВР – выберите в качестве исходного учебного пособия «Курс интегрированного управления водными ресурсами в Российской Федерации», разработанный в 2009—2011гг. объединенной командой российских и голландских ученых и преподавателей [29]. В качестве полезного дополнительного учебного материала читателям рекомендуется использовать перевод на русский язык книги «Вместе учимся совместному управлению – развитие участия в управлении водными ресурсами», подготовленную командой проекта «HarmoniCOP», объединяющей представителей 15 университетов и организаций стран ЕС [12]. В качестве следующей ступени обучения мы рекомендуем читателям проработку двух руководств, подготовленных Глобальным водным партнерством: «Руководство по ИУВР в бассейнах рек» [71] и «Инструментальный ящик ИУВР. Совместное использование знаний для справедливого, действенного и устойчивого управления водными ресурсами» [72]2.

Важным элементом практического внедрения принципов ИУВР является создание информационно-моделирующего инструмента, способного обеспечить устойчивое управление системой водных ресурсов. Опыт внедрения на практике принципов ИУВР, накопленный в США ([битая ссылка] http://cdss.state.co.us) и ЕС ([битая ссылка] http://www.europa.eu.int/comm/environment/water/water-framework/index_en... [битая ссылка] http://www.bafg.de; http://www.wem.ctw.utwente.nl) однозначно свидетельствует, что таким инструментом может быть инновационная методология создания высокотехнологичных полноструктурных систем поддержки принятия решений при интегрированном управлении речным бассейном (СППР ИУРБ), которые могут быть использованы для поддержки процесса принятия политических, стратегических и тактических (оперативных) решений [73,81]. В СППР ИУРБ структурированный и интегрированный подход к управлению речным бассейном объединяется с достижениями в области информационных технологий, такими как географические информационные системы (ГИС), имитационные и оптимизационные компьютерные модели, приводя в результате к инструменту, который дает возможность обрабатывать, анализировать, прогнозировать и предоставлять информацию о пространственно-временных переменных системы водных ресурсов. СППР помогает ЛПР, распознавать какая информация является значимой на любом заданном этапе процесса принятия решения. С помощью такой информации может быть улучшено качество анализа эффективности различных мероприятий, которые вырабатываются в процессе принятия решений. С одной стороны эти мероприятия связаны с содержимым стратегии ИУВР, таким как анализ решаемых проблем, прогнозирование будущих состояний, планирование и проверка альтернатив, оценка воздействий, сравнение и ранжирование альтернатив. С другой стороны, эти мероприятия включают в себя такие процессообеспечивающие действия как информационное взаимодействие (интерактивность) и соучастие представителей заинтересованных сторон в процессе принятия решений.

Общая конфигурация СППР ИУРБ, как открытой системы коллективного пользования для планирования и управления водными ресурсами, включает в себя ряд уровней (функциональных систем) и блоков [5,39,73,81].

К уровню 1 относится измерительно-коммуникационная система с блоками: данные дистанционного зондирования земли (ДЗЗ), метеорологических, гидрологических гидрохимических и гидробиологических наблюдений на сети станций и постов (включая on-line данные автоматических станций раннего предупреждения об опасных явлениях и процессах), данные контроля за работой гидротехнических сооружений, данные инженерно-полевых изысканий русловых процессов, информация о точечных и диффузионных источниках загрязнения водных объектов и т. п.

Уровень 2 образует информационная система с блоками: ГИС, базы исторических и оперативных данных о системе природных ресурсов, о социально-экономической и административно-институциональных системах, базы знаний и правил.

Уровень 3 составляет моделирующая система с блоками: модели природных систем, социально-экономические модели, модели управления водопотреблением и водопользованием, модели техногенных воздействий и источников загрязняющих веществ, модели землепользования, модели урбанизированных территорий и т. п.

Наконец, к уровню 4 относится экспертно-аналитическая система с блоками сервисных программ: диагноза и развития ССПР, разработки стратегий, оценок и нормирования.

Рубежными в современной истории создания и эксплуатации СППР ИУРБ, общее количество которых насчитывает многие десятки, если не первые сотни, в мире, являются, по нашему мнению, 1993 и 2013 годы. В 1993 году началась разработка вероятно первой в мире СППР ИУРБ для участка реки Колорадо на территории штата Колорадо (США), которая была сдана в эксплуатацию в 1998 году.3 К 1913 году в штате Колорадо поэтапно «бассейн за бассейном» была разработана и успешно функционирует единая сеть СППР для интегрированного управления всеми бассейнами основных рек штата (см. сайт [битая ссылка] http://cdss.state.co.us).

В 2013 году технический Комитет Глобального Водного Партнерства ([битая ссылка] www.gwp.org) опубликовал отчет «Роль систем поддержки принятия решений и моделей в интегрированном управлении речными бассейнами» [73], обобщающий знания и опыт партнеров ГВП в указанной проблемной области и предназначенной в качестве практического руководства при разработке и верификации инструментальных средств типа СППР и информационно-моделирующих систем, призванных помочь ЛПР и ПЗС в деле реализации принципов и инновационных технологий ИУВР.

Понятие СППР ИУРБ не используется в Водном кодексе 2006 г. [15] и Водной стратегии Российской Федерации на период до 2020 года [13]. Вместе с тем отдельные попытки разработки СППР предпринимались в нашей стране чаще всего в исследовательских вариантах и в рамках международных проектов [5,7,8,25,39 и др.]. Однако, в своем выступлении на Всероссийской конференции «Водные проблемы крупных речных бассейнов и пути их решения» (6—11 июня 2009 года, г. Барнаул) советник РАН, академик О. Ф. Васильев подчеркнул: «Россия отстает от США в разработке и реализации СППР управления речными бассейнами приблизительно на 20 лет. Несомненно, приоритетной задачей в области инновационного управления водными ресурсами нашей страны является задача ликвидации этого отставания».

Читателям заинтересованным в получении информации доступного уровня об ИУВР и СППР ИУРБ, включая описание результатов реализации конкретного проекта СППР для ИУВР Санкт-Петербурга и Ленинградской области, рекомендуем обратиться к монографии [5].

В нашем обзоре проблемы разработки и эксплуатации СППР ИУРБ, включая примеры применения СППР ИУН, обсуждаются в разделах 3.1 и 3.2, а так же упоминаются в разделах 2.1 и 2.4.

«Интеллектуальным» ядром СППР ИУРБ, позволяющим прогнозировать переменные системы водных ресурсов и проводить анализ сценариев на тему «Что будет, если…?» относительно факторов внешних воздействий (например, изменения переменных климата; изменения параметров растительного покрова; строительство гидротехнических сооружений и т.п.) является моделирующая система СППР [5,25,26,43,63,81,91]. Методологической основой разработки моделирующей системы служит междисциплинарный прикладной системный анализ водных ресурсов (ПСА ВР) [37,38,44,73,81,95 и др.]. Сравнительно простой вариант прикладного системного анализа водных объектов/экосистем [38,44] включает интегрированную реализацию следующих этапов: реальный объект – экспериментальное и теоретическое изучение объекта – феноменологическая/концептуальная модель – математическая модель – имитационная/численная модель – испытание модели (калибровка, верификация, анализ чувствительности и неопределенностей) – анализ результатов моделирования – получение новых знаний об объекте.

В нашем обзоре методология применения ПСА ВР для создания моделирующих компонентов СППР представлена в разделах 3.1, 3.2 и 3.4.

О системном определении понятия «наводнение»

Раздел 1.1 монографии [20] носит название «Понятие „наводнение“: природные и социально-экономические аспекты». В этом разделе авторы [20] обсуждают две исторически сложившиеся группы в определении понятия «наводнение». К первой группе они относят формулировки, в которых под наводнением понимается стихийный природный процесс, выражающийся в физическом затоплении суши в результате подъема уровня воды в реке, озере или море [17,30,31]. Ко второй группе авторы [20] относят определения, в которых под наводнением понимается затопление используемых человеком земель, в результате чего причиняется социально-экономический ущерб [2,27,35].

В нашем определении понятия «наводнение» мы воспользуемся фундаментальным представлением [81] о том, что систему водных ресурсов (СВР) при решении проблем планирования и управления, можно рассматривать как «продукт» взаимодействия системы природных ресурсов (СПР), социально-экономической системы (СЭС) и административно-институциональной системы (АИС). Подробное аналитическое описание характеристик СПР, СЭС и АИС и их взаимодействия можно найти в приложении Е монографии [81]. В результате такого представления под наводнением будем понимать: «Временное природное или природно-техногенное затопление территории, освоенной человеком для проживания и различных хозяйственных целей, вызывающее отрицательные последствия социально-экономического характера (включая, гибель людей, эвакуацию населения, материальный и нематериальный ущербы) и требующее применения эффективных методов и средств административно-институционального характера (включая принципы и инструментарий интегрированного управления наводнениями). Таким образом, в данном определении понятия «наводнение», в отличие от определения второй группы, подчеркивается принципиальная важность высокоэффективного управления наводнениями и ответственность ЛПР (читай, государство) и ПЗС (читай, институты гражданского общества) за обеспечение такого управления.

Примечание: технические переводы на русский язык публикаций, указанных в заголовках разделов 2.1, 2.4 – 3.3, выполнил первый автор этой книги. Им также выполнено редактирование текстов переводов на русский язык (см. сайты [битая ссылка] www.apfm.info и [битая ссылка] www.unece.org) публикаций, синопсисы которых содержатся в разделах 2.2 и 2.3.