Методики моделирования наводнений и оценки ущерба от них

Ученые ВНИИ ГОЧС создали уникальные методики моделирования наводнений на слабоизученных и неизученных в гидрологическом отношении территориях и оценки ущерба от них. Новизна разработок заключается в том, что они не имеют аналогов в России.

Методика моделирования наводнений, разработанная экспертами научного института МЧС России, позволяет определить зоны затопления территорий, продолжительность и глубину затоплений, в том числе при максимальных уровнях поднятия воды.

Уникальным результатом работы стал сформированный исследователями каталог наводнений, отражающий степень возможности их возникновения на территориях региона. Кроме того, имеющиеся данные позволяют оценить одновременность возникновения наводнений различной периодичности, в том числе на территориях разных субъектов РФ.

Метод моделирования наводнений основан на оригинальном подходе, в основе которого лежит использование цифровой модели рельефа и построение соответствующей гидрографической сети. По предложенному методу рассчитываются необходимые гидрологические характеристики (площадь водосбора, расход воды и др.), в том числе для виртуальных гидропостов.

«Эту масштабную работу учёные института начали в 2021 году для Российской национальной перестраховочной компании. Пилотным регионом была выбрана Иркутская область. Многие помнят катастрофическое наводнение 2019 года, в результате которого были погибшие, а совокупный ущерб составил почти 30 млрд рублей. Именно на примере Иркутской области решили разработать методику, по которой можно было бы рассчитать максимальные уровни возможного наводнения — определить его зоны, глубину и продолжительность как для катастрофических наводнений повторяемостью раз в 200 лет, так и для менее сложных ситуаций, а также оценить размер причиняемого при этом ущерба», — комментирует результаты работы заместитель начальника ВНИИ ГОЧС Владимир Мошков.

В настоящий момент на территории Иркутской области находятся 130 действующих гидропостов федеральной сети Росгидромета. Этого количества недостаточно, чтобы иметь полную картину возможных затоплений территорий, оценить продолжительность периода затопления и его глубину.  Для восполнения недостающей гидрологической информации было предложено сформировать сеть виртуальных гидропостов на всех реках пилотного субъекта. Для этого на реках на цифровой карте местности через каждые 10 км, начиная от устья водотоков, было «расставлено» 2050 виртуальных постов.

Для каждого виртуального гидропоста на основе математических расчетов учёные смогли определить максимальный расход воды, площадь поперечного сечения, используя обработанные цифровые модели рельефа. Это дало возможность определить глубину и продолжительность максимального затопления по всему руслу реки Лены.

Ещё один параметр был взят за основу, так называемая, обеспеченность наводнения, т.е. вероятность наступления такого события. В расчетах использовались пять различных обеспеченностей — от катастрофического наводнения раз в 200 лет, до наводнения раз в 5 лет.  При этом учли и тот факт, что в результате значительного повышения уровня воды в одной точке наводнение может распространиться и на другую территорию. Таким образом, эксперты составили карту с обозначенными участками затоплений вдоль русел всех рек Иркутской области.

Также учёные разработали методику оценки ущерба, которая позволяет рассчитать возможные экономические последствия наводнений разной обеспеченности, в том числе катастрофических. Для получения оценочного результата используются данные качественных характеристик зданий, рассчитанных функций уязвимости объектов капитального строительства и параметров затопления. Ученые отмечают, что при расчете требуется учитывать 7 показателей объектов капитального строительства: дату постройки, этажность, конструктивные особенности, назначение и местонахождение объекта, его кадастровую стоимость и дату ее определения.

Вместе с учёными ВНИИ ГОЧС в разработке моделей участвовали специалисты-гидрологи Института водных проблем РАН.

Разработанная экспертами методика позволяет делать аналогичные расчеты по каждому региону.

«В перспективе созданные программные продукты, в основе которых уникальные методики наших ученых, можно будет использовать при планировании развития территорий – определения функциональных зон и размещения различных объектов, а также при составлении паспортов безопасности территорий для определения зон с запретом на строительство. Полученные результаты также могут использоваться главами субъектов для выполнения превентивных мероприятий, в том числе по очистке русел рек, для определения объемов и создания запасов материальных ресурсов на случай ЧС. В России созданы карты сейсмического районирования, аналогично им могут быть созданы карты гидрологического районирования», — рассказывает о возможных перспективах использования созданных методик Владимир Мошков.

Кстати, специалисты Института водных проблем, участвовавшие в создании модели, отмечают, что проблема определения границ затопления территорий при максимальных уровнях наводнения не нова. Ее пытались решить ещё в 90-х годах прошлого столетия, но тогда результатов наблюдений было крайне недостаточно. Специальные экспедиции для уточнения поперечных профилей рек, корректировки рельефа местности, установлению фактических дополнительных гидропостов — дорогостоящее мероприятие, потому и не проводились. А бумажные карты тогда не давали возможности сделать виртуальные расчеты.

Эту задачу впервые удалось решить ученым ВНИИ ГОЧС, в том числе во многом благодаря развитым цифровым технологиям.

ГОСТ ЕДДС

1 июня 2021 г. вступил в силу ГОСТ Р 22.7.01-2016 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Единая дежурно-диспетчерская служба. Основные положения», разработанный ВНИИ ГОЧС.

Сейчас в субъектах Российской Федерации насчитывается около 2,5 тысяч единых дежурных диспетчерских служб, которые являются интеллектуальными оперативными центрами обработки поступающей информации о происшествиях. По сути, это «мозг» российских городов и муниципальных образований, центральное звено в Единой системе оперативно-диспетчерского управления в чрезвычайных ситуациях. Именно сюда в круглосуточном режиме поступают сообщения от организаций и населения обо всех происшествиях на территории муниципалитета. Старый национальный стандарт, в соответствии с котором создавались службы, был принят в 2016 году. За прошедшие годы многократно возросла значимость ЕДДС и существенно изменилось их техническое оснащение, поэтому ГОСТ требовал переработки.

В новый национальный стандарт включены разделы с уточненными задачами ЕДДС, выполняемыми в режимах повседневной деятельности, повышенной готовности и чрезвычайной ситуации.

Документ содержит обновленные рекомендации по организационно-штатной структуре и численности сотрудников, для которых новый стандарт определяет более высокие квалификационные требования, в частности, обязательное обучение и повышение квалификации специалистов служб.

В новом ГОСТ учёными института уточнён перечень оборудования и автоматизированных систем, которые должны быть в составе информационно-телекоммуникационной инфраструктуры ЕДДС. Это позволит организовывать качественную оперативную связь с экстренными службами, министерствами и организациями.

ГОСТ разработан в соответствии с Перспективной программой стандартизации в области гражданской обороны, защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на 2020-2025 гг., утвержденной МЧС России совместно с Росстандартом 03 марта 2020 года.

Воздушный робототехнический комплекс

С июля 2020 года специалисты МЧС России начали применять разработку ВНИИ ГОЧС — воздушный робототехнический комплекс, управляющий сразу 3-мя беспилотными летательными аппаратами различного типа.

Теперь пропавших и заблудившихся людей можно найти гораздо быстрее, ведь искать их будут одновременно несколько беспилотников, входящих в состав комплекса: два беспилотных летательных аппарата самолетного типа средней (50 км) и большой (100 км) дальности и беспилотный летательный аппарат вертолетного типа.

Поиск людей, пропавших в природной среде, актуален для нашей страны. Это подтверждает статистика: только в 2019 году пропали около 20 тысяч человек, из них найдены живыми 16 тысяч.

Проведенные в институте исследования показали, что одиночные беспилотники недостаточно эффективны для поиска потерявшихся. Новая отечественная разработка позволяет обнаружить и спасти значительно большее количество людей. Воздушный робототехнический комплекс координирует действия сразу нескольких беспилотных летательных аппаратов и в многоканальном режиме получает от них телеметрические данные, видеоматериалы и другую информацию с картографической привязкой. При обнаружении человека прибор передает точные данные о его местоположении оператору.

Разработчики комплекса сделали особый акцент на повышенной помехоустойчивости робототехнического комплекса и его способности эффективно работать в любое время суток.

Спектр применения прибора не ограничивается поиском пострадавших и пропавших в природной среде людей. Предполагается, что разработанный комплекс будет эффективен при предупреждении и ликвидации чрезвычайных ситуаций, позволит осуществлять химический и радиационный мониторинг, оповещение, доставку средств связи и медицинских препаратов потерпевшим.

В настоящее время поиск пострадавших проводится без применения автоматизированных средств. Беспилотники чаще используются для обеспечения и координации действий наземных поисковых групп. В ближайшей перспективе ожидается качественный скачок, который приведет к тому, что беспилотные автоматизированые системы будут все активнее заменять людей при проведении поисковых операций.

Комплекс направлен в ведомственную Академию гражданской защиты как для обучения личного состава, так и для применения непосредственно при чрезвычайных ситуациях.

Универсальное пожарно-спасательное транспортное средство ПТС-ПС «ТРИТОН»

В 2020 году ВНИИ ГОЧС совместно с ООО НПО «Транспорт» завершил проект по созданию плавающего пожарно-спасательного транспортного средства на гусеничном ходу ПТС-ПС «ТРИТОН».

Машина предназначена для работы в условиях разрушенной инфраструктуры и на территориях, подверженных паводковым явлениям. Благодаря усовершенствованному амфибийному шасси, водомету и низкому удельному давлению на грунт ПТС-ПС «ТРИТОН» обладает высокой проходимостью. Это позволяет использовать машину для эвакуации населения и доставки аварийно-спасательных средств и пожарного оборудования в районы ЧС, связанных с паводками и наводнениями.

Гидравлическая система ПТС-ПС «ТРИТОН» может использоваться в качестве гидравлической насосной станции для дополнительного оборудования – съемного пожарно-насосного модуля контейнерного типа, который позволяет тушить возгорания и откачивать воду с затопленных объектов и сооружений. Также перспективный образец аварийно-спасательной техники оборудован краном-манипулятором для погрузочно-разгрузочных работ и тяговой лебедкой.

Установленный на «ТРИТОНе» двигатель от «КАМАЗа» обладает большим моторесурсом, что делает машину дешевле в обслуживании и эксплуатации. При этом стоимость серийного образца ПТС-ПС будет существенно ниже аналогов.

Одним из немаловажных преимуществ «ТРИТОНа» является авиатранспортабельность. Машина может быть оперативно доставлена в район ЧС на самолете Ил-76 или вертолете Ми-26.

Грузоподъемность ПТС-ПС составляет 8 000 кг на суше и 6 000 кг на воде. При снаряженной массе в 14 тонн среднее давление на грунт составляет 0,16-0,24 кг/см2. Для сравнения среднее давление от пешехода в 3-4 раза больше. Максимальная скорость — 40 км/ч на суше и 8 км/ч на воде. Минимальный радиус разворота — 2,35 м. Длина ПТС-ПС составляет 9,5 м, высота – 3 м, ширина – 3,222 м. В качестве силовой установки используется дизельный двигатель от КАМАЗа мощностью 360 л.с./260 кВт. Моторесурс основных узлов и агрегатов до первого ремонта – 5000 моточасов.

Впервые ПТС-ПС «ТРИТОН» институт представил на Международном военно-техническом форуме «Армия-2020». За создание уникального плавающего пожарно-транспортного средства на гусеничном ходу ВНИИ ГОЧС был отмечен дипломом.

В октябре 2020 года «ТРИТОН» прошел приемочные испытания на полигоне завода-изготовителя. К этому этапу перспективный образец пожарно-спасательной техники уже претерпел ряд изменений. Была доработана система управления водометом, улучшена плавность рулевого управления, перемещено осветительное оборудование, а также усовершенствован кузов для возможности крепления ПТС-ПС при транспортировании самолетом.

Мобильный комплекс для поиска пострадавших в снежных лавинах «Поиск-ПЛ»

Разработанный во ВНИИ ГОЧС мобильный комплекс для поиска пострадавших в снежных завалах и лавинах «Поиск-ПЛ» позволит значительно повысить эффективность проведения поисково-спасательных работ.

В основе действия уникального прибора – метод радиолокации. Он обеспечивает высокую достоверность поиска на глубине до 5 метров. Во время обследования территории спасатели получат на планшете радиоизображение структуры снежного покрова, которое даст информацию о том, находятся ли под снегом пострадавшие. На обследование одного участка площадью до 10 м2 требуется не более 3 минут.

Прибор значительно повысит шансы на спасение пострадавших в сравнении с теми способами, которые сейчас применяются при поиске. Это, как правило, использование лавинных щупов – гибких металлических прутов длинной до 3 метров. Спасатели становятся плотной цепью и медленно движутся вперед, погружая щупы перед собой. Такая работа занимает немало времени и требует очень большого навыка. В случае «находки» начинают копать снег, чтобы добраться до нее и определить, что или кто находится под завалом.

Кроме того, если есть возможность, то к поиску привлекают собак. Но результат их работы часто зависит от плотности сошедшего снега, который может плохо пропускать запахи, или от сильного ветра, который осложняет работу кинологов и их питомцев.

Также поиск ведется и специальными приборами. Однако, чтобы найти пострадавшего, у него обязательно должен быть при себе так называемый «бипер» – прибор-передатчик, сигнал которого могут зафиксировать спасатели. Но не всегда человек, попавший в лавину, держит его включенным или вообще имеет при себе.

Разработанный в институте прибор «Поиск-ПЛ» позволит находить людей, не оснащенных никакими специальными маркерами, и обеспечит высокую достоверность поиска.

За создание уникального мобильного комплекса ВНИИ ГОЧС получил диплом в Международном конкурсе «Национальная безопасность» в номинации «Средства обеспечения безопасности государства».

Комплекс передан для испытаний в реальных условиях в Северо-Кавказский региональный поисково-спасательный отряд МЧС России и уже получил положительные отзывы от спасателей.

Мобильный комплекс для поиска людей под завалами разрушенных зданий «Завал»

ВНИИ ГОЧС разработал мобильный комплекс для поиска пострадавших в завалах разрушенных зданий. Уникальный прибор «Завал» позволит значительно повысить эффективность проведения поисково-спасательных работ.

В основе действия разработанного комплекса – метод радиолокации, который обеспечивает высокую достоверность поиска. Прибор может работать в двух режимах поиска – по дыханию и по движению пострадавшего, а также вычислять расстояние до него.

На обследование одного участка площадью до 10 м2 требуется от 1 до 3 минут.