4.1. Современное проблемно-тематическое пространство в области управления наводнениями
Заключение нашего обзора начнем с идентификации основных позиций проблемно-тематического пространства современной сферы управления наводнениями достаточно четко определенного на первой международной конференции, целиком посвященной тематике управления наводнениями, состоявшейся 27—29 сентября 2011 года в Японии (ICFM5, ). Указанное пространство включает в себя следующие позиции:
Тема 1. Управление рисками наводнений (предотвращение, смягчение и адаптация)
1.1 Структурные мероприятия, связанные с ГТС (проектирование, строительство, функционирование и обслуживание)
1.2 Неструктурные мероприятия
1.3 Политика управления рисками наводнений и стратегическое планирование в этой сфере
1.4 Мероприятия управления землепользованием
1.5 Адаптация к изменениям климата
1.6 Природоохранные и экологические аспекты
1.7 Управление наводнениями в контексте ИУВР
1.8 Максимизация выгод от наводнений
Тема 2. Управление бедствиями при наводнениях (готовность, реагирование на ЧС и восстановление)
2.1 Готовность к бедствиям при наводнениях
2.2 Картирование рисков наводнений
2.3 Управление реагированием на ЧС и мероприятиями по восстановлению
2.4 Коммуникационные риски и оценивание ущербов
2.5 Общественный капитал и общественная защита
Тема 3. Прогнозирование наводнений и системы раннего предупреждения
3.1 Наблюдение, мониторинг и прогнозирование осадков и стока
3.2 Гидрометеорологические процессы
3.3 Моделирование системы «осадки — поверхностный сток», моделирование зон затопления и распространения наводнений
3.4 Прогнозы в бассейнах с малым числом станций/ постов наблюдений
3.5 Визуализация и распространение предупреждений о наводнениях
Тема 4. Управление наводнениями при различных климатических условиях и в различных географических зонах
4.1 Городские наводнения, ливневые паводки, речные наводнения, штормовые нагоны
4.2 Оползни и грязевые потоки/сели
4.3 Наводнения в дельтах и эстуариях
4.4 Наводнения в аридных областях и на сезонных реках
4.5 Наводнения в зонах вечной мерзлоты и полярных областях
4.6 Трансграничные речные наводнения
4.7 Наводнения при сбросах воды из ледниковых озер
4.8 Наводнения, связанные со сбоями/авариями в работе плотин, с разрушением техногенных и естественно-природных дамб при землетрясениях и. т. п.
4.9. Отчеты о недавних наводнениях (извлеченные уроки и лучшие практики)
Тема 5. Междисциплинарные и другие темы
5.1 Индексы рисков наводнений (оценки и индикаторы воздействий, уязвимости и ёмкости/пропускной способности водохранилищ-накопителей)
5.2 Подходы к интегрированному управлению наводнениями
5.3 Анализ и управление неопределенностями
5.4 Роль обучения, информационные сети и осведомленность населения
5.5 Международное сотрудничество и взаимопомощь
5.6 Местные (аборигенные) знания об управлении наводнениями
Если синопсисы раздела 2 нашего обзора достаточно полно отражают тематику современных концептуальных принципов ИУН, то практически важная тематика «высокотехнологичный инструментарий ИУН», по нашему мнению, относительно слабо отражена в выше приведенном перечне основных позиций проблемно-тематического пространства и эта тематика отнюдь не исчерпывается публикациями, синопсисы, которых представлены в разделе 3 нашей книги. Для того чтобы, устранить, хотя бы частично, последний недостаток, включим в заключение следующий раздел.
4.2. Дополнительная информация о современных проектах и публикациях на тему «СППР для интегрированного управления наводнениями»
Как уже отмечалось в разделе 1 нашего обзора, одной из первых публикаций на тему «СППР для ИУН» является отчет «Система поддержки принятия решений для управления наводнениями в бассейне реки Ред» [88], подготовленный в 1998 г. по запросу Объединенной международной комиссии Канады и США по решению проблем трансграничного бассейна реки Ред, после катастрофического наводнения (или согласно [88] «наводнения века») в 1997 году. Именно это наводнение послужило «спусковым крючком» смены парадигмы управления наводнениями в бассейне реки Ред от «простого стремления к снижению потерь» к устойчивому интегрированному управлению. Такая смена означает, по мнению автора [88], вовлечение местных ПЗС во все стадии управления наводнениями (т.е. «уверенный взгляд в будущее и личное участие в его строительстве» вместо жизни по принципу «будь, что будет»), адаптацию к естественно-природной окружающей среде и интегрированное рассмотрение экономических, экологических и социальных последствий разрушительных наводнений. Целями исследований, которые должны обеспечить смену парадигмы, в [88] определены:
а) разработка и выдача рекомендаций относительно диапазона альтернатив по предотвращению или уменьшению ущербов при будущих наводнениях в бассейне реки Ред; б) улучшение инструментария и процесса поддержки принятия решений при ИУН; и в) внедрение интегрированного управления реагированием на ЧС в бассейне реки.
Заинтересованный читатель сможет найти в разделах отчета [88]:
общее описание систем поддержки принятия решений при устойчивом управлении наводнениями (с предоставлением характеристик процесса принятия решений и типовых структур СППР);
краткий обзор проблем управления наводнениями (включая меры по уменьшению ущербов от наводнений, сам процесс принятия решений и характеристики катастрофического наводнения в бассейне реки Ред в 1997 году);
предложения по разработке проекта REDES — СППР бассейна реки Ред (с указанием пользователей и ролей, которые должна играть REDES, особенностей проектирования архитектуры этой системы и требований к разработке REDES);
описание этапов плана реализации проекта REDES.
В заключение отчета подчеркивается, что исходным стимулом разработки проекта REDES послужила остро выраженная потребность местных жителей бассейна реки Ред в улучшении управления наводнениями и в коренной перестройке процесса принятия решений, который должен быть более прозрачным и эффективным с позиции существенного уменьшения будущих ущербов (экономических, природоохранных и социальных) при наводнениях.
Практика разработки и эксплуатации СППР интегрированного управления наводнениями показала целесообразность при подготовке обзора дополнительной информации разделить соответствующие публикации на две функционально различающиеся группы. К первой группе отнесем работы [56,67,74,78,82,86,93,96], в которых описываются подходы и результаты построения СППР, предназначенных для долгосрочного стратегического интегрированного управления рисками наводнений. Ко второй группе отнесем, работы [52,54,57,80], в которых обсуждаются результаты создания и эксплуатации СППР для краткосрочного оперативного интегрированного управления наводнениями, включая системы раннего предупреждения, прогнозирования и реагирования на ЧС при наводнениях. Представленные ниже две группы обзоров сформированы преимущественно в хронологическом порядке, т.е. по годам публикаций соответствующих работ и, по возможности, отражают результаты достигнутые в разных странах и при выполнении различных международных проектов за последние 10 — 15 лет.
Первую часть раздела 4.2 начнем с обзора дополнительной информации на тему «СППР и средства моделирования для стратегического интегрированного управления рисками наводнений»
В октябре 2005 года в университете Твенте (Нидерланды) была защищена докторская диссертация на тему «Адекватное моделирование для интегрированного оценивания рисков наводнений» [96]. Пользуясь форматом диссертации, автор представил в [96] обширные обзоры и обобщения по проблемам построения СППР ИУРБ, включая вопросы выбора адекватных моделей, процедур оценивания рисков наводнений, методологии и инструментария для проектирования и реализации СППР. Особый интерес представляют результаты автора [96] по разработке концептуальной основы и соответствующего инструментария системы интегрированного оценивания рисков наводнений, применительно к реке Эльба в рамках проекта «СППР Эльба». Практически значимыми представляются результаты применения системы интегрированного оценивания рисков на локальных масштабах (в [96] это участок реки и поймы вблизи города Сандай) с использованием гидравлической модели HEC6 (разработка Корпуса инженеров армии США) и гидродинамической модели SOBEK (см. раздел 3.3 нашего обзора). В целом данная работа, а также работа [93] и работы [51,66], синопсисы которых приведены в разделах 2.4 и 3.3 нашего обзора, дают читателю достаточно полное представление о высоком уровне исследований и разработок высокотехнологичного инструментария для интегрированного управления рисками наводнений, достигнутом в Нидерландах.
Проблемы методологии интегрированного анализа рисков и управления при наводнениях относились к числу приоритетных при выполнении международного проекта FLOODsite (см. сайт www.floodsite.net), профинансированного Европейским сообществом, как часть 6-ой рамочной программы развития научных исследований и технологий (начало работ по проекту — март 2004 г., продолжительность проекта — 5 лет). В феврале 2007 г., был опубликован промежуточный отчет по проекту FLOODsite с названием «Разработка СППР для долгосрочного планирования. Обзор существующего инструментария» [78]. Этот отчет представляет собой обзор реально действующих СППР в области долгосрочного управления рисками наводнений (см. таблицу 8).
Таблица 8. Список СППР, которые вошли в обзор [78] и были детально проанализированы
Список моделей, которые были интегрированы в СППР, включенные в таблицу 8,насчитывают 22 наименования (см. табл. 30 [78]).
Большинство из инструментов, включенных в таблицу 8, были разработаны в Германии, Нидерландах и Великобритании и лишь некоторые в других Европейских странах. В [78] отмечается, что поскольку системы причинно-следственного анализа рисков наводнений являются очень сложными, то инструменты поддержки принятия решений при оценке рисков наводнений должны быть заведомо совершенными. Это особенно важно при оценке результатов анализа рисков, когда речь идет о высокодинамичной системе различного типа наводнений, на которую оказывают влияние факторы глобальных и климатических изменений, широкий диапазон мероприятий и средств снижения рисков, а также способы многокритериального оценивания существующих и будущих рисков наводнений.
Для последовательного сравнения всех инструментов, включенных в таблицу 8, и анализа их достоинств и недостатков в [78] используются широкий набор функционально различных критериев (всего их — 12) и специфические методы оценки для каждого из таких критериев. Каждый конкретный критерий обсуждается в [78] в режиме сопоставительного анализа с принятием в расчет его важности для разработки рекомендаций по совершенствованию будущих СППР.
«Праздником души истинных героев борьбы с наводнениями» можно (с долей доброго юмора) назвать труды (год издания — 2009, объем 334 с.) Европейской конференции по управлению рисками наводнений (FLOODrisk 2008), которая была проведена в Оксфорде, Великобритания, с 30 сентября по 2 октября 2008 года [86]. Всего на конференции были представлены 199 докладов и сообщений по следующим секциям:
моделирование затоплений (27 сообщений);
системный анализ (10 сообщений);
международные программы (8 сообщений);
инфраструктура и активы (24 сообщения);
неструктурные подходы (проект CRUE, 9 сообщений);
долгопериодное планирование, интегрированные портфолио и пространственное планирование (14 сообщений);
уязвимость и устойчивость, человеческий фактор и социальные воздействия (14 сообщений);
оценка экстремумов (12 сообщений);
чрезвычайные ситуации для населения, планирование реагирования на ЧС, управление событиями наводнений (11 сообщений);
прогнозирование и предупреждение наводнений (26 сообщений);
экологические воздействия, морфология и наносы (9 сообщений);
совместное использование рисков, справедливое и социально-ориентированное правосудие (7 сообщений);
неопределенности (4 сообщения);
ливневые паводки (6 сообщений);
оценки рисков и экономических ущербов (13 сообщений);
изменения климата (4 сообщения).
В предисловии редакторов трудов [86] подчеркивается, что программа FLOODrisk 2008 отражает этапы завершения некоторых важных исследовательских проектов:
FLOODsite — интегрированный проект 6-ой Рамочной Программы ЕК (консорциум исполнителей — 37 ведущих институтов и университетов Европы из 17 стран);
FRMRC — первый этап проекта «Исследовательский консорциум проблем управления рисками наводнений» (в составе исполнителей — 20 университетов Великобритании и их партнеры);
CRUE ERA-NET — первое публичное обсуждение результатов проекта. Здесь же приведена краткая характеристика указанных проектов.
Отчет «Управление рисками наводнений в Англии», опубликованный в 2011 году [67], состоит из пяти основных частей, отражающих следующие проблемы: важность управления рисками наводнений; идентификация рисков наводнений; позиционирование инвестиций относительно рисков наводнений; препятствия на пути эффективного планирования мероприятий по управлению рисками наводнений и национальная поддержка и надзор за мероприятиями по управлению рисками наводнений.
В 2012 году вышла в свет междисциплинарная коллективная монография «Управление рисками в будущем — теория и доводы» (объем 496 с.) [82]. Глава 11 этой монографии с названием «Управление рисками наводнений на реках и в местах формирования ливневых паводков» (объем 43 с.) может оказаться полезной как для читателей, которые интересуются общими вопросами перехода на принципы и инновационные технологии ИУН в свете Директивы ЕС об оценке и управлении рисками наводнений [60], так и читателей с обостренным интересом к проблемам эффективности применения ИУН для раннего предупреждения и прогнозирования ливневых паводков. Последняя проблема подробно обсуждается в главе 11 (раздел 4) для конкретных случаев и мест разрушительных ливневых паводков на севере Италии.
В 2014 году опубликован «Отчет о различных методах и инструментах разработки стратегий» (объем 91 с.) [56], подготовленный в рамках проекта CORFU «Совместное исследование устойчивости управления наводнениями на территориях городов», который является частью 7-ой рамочной программы ЕК. В [56] описаны результаты исследования различных методов и инструментов, которые применяются для оценки стратегий управления рисками наводнений на территориях городов и результаты применения этих методов к конкретным городам Европы и Азии, согласно перечня проекта CORFU. В первой главе отчета содержится описание упомянутых выше методов и инструментов, включая результаты анализа подходов и понятий, адаптируемых для оценки рисков наводнений. В этой главе также описаны многокритериальные методы и инструменты для оценивания качества управления рисками наводнений. В главе 2 отчета «Оценка управления рисками наводнений» представлены результаты исследований, включающие общую информацию о городских наводнениях, результаты анализа дисфункций защитных мероприятий и дисфункций жизнедеятельности городов, выводы и рекомендации для конкретных городов: Барселона (Испания), Пекин (Китай), Дакка (Бангладеш), Гамбург (Германия), Мумбай (Индия), Ницца (Франция) и Тайбэй (Тайвань). В заключении отчета обсуждаются результаты сравнительного анализа структурных и неструктурных мероприятий по защите от наводнений, упомянутых выше городов, с упором на идентификацию интегрированности и практической реализуемости защитных мероприятий (см. табл. 10 [56]).
Актуальной для проблемы интегрированного управления городскими наводнениями является статья [74], также опубликованная в 2014 году. В этой статье предоставлены реально инновационные результаты проектирования и реализации интеллектуальной СППР контроля наводнений для цифрового управления городом.
Во второй части раздела 4.2 представим обзор дополнительной информации на тему «СППР и средства моделирования для оперативного интегрированного управления наводнениями».
Вопросы проектирования и эксплуатации СППР для оперативного кратко- и среднесрочного ИУН, включающих подсистемы/модули раннего предупреждения, прогнозирования и реагирования на ЧС при различных типах наводнений, достаточно подробно обсуждаются в разделах 2.1, 2.3, 2.4, 3.2—3.4 нашего обзора. В этой части раздела 4.2 мы, учитывая феноменологические и технологические сложности и междисциплинарность рассматриваемой проблемы [10,16,18,26,40,43,63,64,81,87], предоставим нашему читателю возможность ознакомится с кратким обзором дополнительных, к упомянутым выше, публикаций о современном опыте разработки и эксплуатации СППР и моделей для оперативного прогнозирования и предупреждения наводнений [52,54,57,80].
Мотивация, цели и результаты реализации международного проекта FLOOD RELIEF «Оперативная система поддержки принятия решений, интегрирующая гидрологические, метеорологические и радарные технологии» (начало проекта — ноябрь 2002 г., продолжительность — 2 года) кратко представлены в статье [54]. Полную информацию о проекте FLOOD RELIEF, который выполнялся, как часть 5-ой рамочной программы ЕК, консорциумом специалистов 7 европейских организаций, читатель может найти на сайте http://projects.dhi.dk/floodrelief/.
Что касается мотивации необходимости выполнения этого проекта, то согласно [54], она связана с тем, что используемые в конце 20-го века оперативные системы прогнозирования и предупреждения наводнений имели ряд серьезных ограничений. В их числе: недостаточная заблаговременность прогнозов наводнений для того, чтобы обеспечить реально точные предупреждения об их сроках и интенсивности; неадекватное пространственное и временное разрешение оперативных средств наблюдений за осадками и прогнозов осадков для детального воспроизведения наводнений, обусловленных штормовыми ситуациями; низкий уровень интегрирования различных источников прогностической информации. Кроме того возможности таких систем применительно к анализу неопределенностей при оценке прогнозов осадков и паводковых расходов оказались сильно ограниченными, также ограниченным было практическое использование систем на региональном уровне, в том числе из-за необходимости больших затрат средств на улучшение результатов прогнозирования.
Цели проекта FLOOD RELIEF, согласно [54], следующие:
разработать и продемонстрировать новую генерацию методологий, которые будут существенно превышать традиционные по возможностям и точностям;
сделать результаты прогнозов и предупреждений наводнений реально более подходящими как для лиц, ответственных за управление наводнениями, так и для тех, кому наводнения угрожают.
Эти цели достигаются путем исследования и интегрирования различных источников прогностической информации, включая улучшенные системы гидрологических и метеорологических моделей и баз данных, средства мониторинга, в том числе радары и ИСЗ, более современные процедуры ассимиляции оперативных данных и оценок неопределенностей, более совершенные методы и средства проектирования оперативных СППР, соответствующих высоким требованиям к прогнозам наводнений со стороны региональных органов власти.
Наибольшие инновации, достигнутые при реализации проекта FLOOD RELIEF, относятся к:
недорогой транспортабельной высокого разрешения системе прогноза погоды;
СППР «Наводнения», основанной на использовании ресурса Интернет и включающей метеорологическую и гидрологическую информацию высокого разрешения и информацию о неопределенностях, обеспечивающей оперативную информацию о наводнениях для тех, кому и когда она действительно нужна;
расчету оперативного динамического даунскалинга / масштабирования с использованием гидростатической и негидростатической моделей облачности для улучшения прогнозов осадков;
двум способам объединения гидрологических и метеорологических моделей для лучшего понимания процессов формирования речного стока за счет осадков;
гибкой сеточной основе для гидрологического моделирования с целью улучшения усвоения данных из новых источников информации таких, как ИСЗ и метеорологические радары;
альтернативному объединению метеорологических моделей и данных метеорологических радаров с вертикальным точечным разрешением;
предсказанию и уменьшению неопределенностей моделирования и прогнозирования переходных процессов от осадков к стоку;
оценке результатов применения численной продукции проекта для двух потенциально затапливаемых Европейских бассейнов:
река Одра в Польше;
реки Велланд и Глен в Великобритании.
совместному исследованию бассейнов рек в США и Китае:
река Блю в штате Оклахома, США;
река Норз в провинции Гуангдонг, Китай.
Результаты проекта FLOOD RELIEF впервые были широко представлены профессиональному сообществу на специальной сессии «Генерация знаний и технологий для устойчивого управления водными ресурсами», 4-го Всемирного Водного Форума, Мексика, март 2006 года (см. сайт http://projects.dhi.dk/floodrelief)
Очень подробное и весьма квалифицированное описание широкого диапазона проблем разработки систем поддержки принятия решений для прогнозирования и предупреждения наводнений, включая конкретный проект СППР для реки Марибурнонг (DSSFCMR) представлено в работе [80]. Эта работа (состоящая из резюме и 7 глав, объемом 309 с.) была защищена в 2007 году, как докторская диссертация в университете Виктория, Мельбурн (Австралия).
Первая глава [80] является введением в работу, в котором в весьма доступной форме представлены основные определения и положения, касающиеся СППР ИУВР в целом, перечислены достоинства и недостатки существующих СППР для прогнозирования и предупреждения наводнений, в частности. В следующей главе [80] содержится очень подробный обзор истории и результатов разработки и применения СППР для планирования и управления системой водных ресурсов, включая аспекты качества воды, эксплуатации водохранилищ и контроля наводнений. Здесь же описаны гидрологические, гидравлические и экономические модели, применяемые в составе СППР контроля наводнений, и проблемы прогнозирования наводнений (прогнозирование осадков, важность использования данных метеорологических радаров и ИСЗ и результатов численных, в т.ч. мезомасштабных прогнозов погоды в режиме реального времени).
В главах 3—5 представлены: базовая теория, методы и средства концептуального проектирования и конкретные результаты разработки системы DSSFCRM — СППР для прогнозирования и предупреждения наводнений на паводкоопасном участке бассейна реки Марибурнонг (штат Виктория, Австралия). Результаты калибровки, верификации и практического использования DSSFCMR, в составе которой интегрировано работают 5 основных компонентов: подсистемы управления БД (DBSM) и базой средств моделирования (оперативная численная гидрологическая модель URBS и известная гидравлическая модель HEC-RAS), подсистема анализа и отображения пространственных и графических данных, подсистемы поддержки принятия оперативных решения и интерфейсов пользователей, подробно описаны в главе 6 [80].
В заключительной 7 главе [80] подведены итоги проведенного исследования, указаны достижения, трудности и ограничения, проделанной работы и обоснованы рекомендации для будущих исследований и применений. В целом работа [80], по нашему мнению, может служить, своего рода, образцом системного исследования осуществимости, проектирования, реализации и применения многофункциональных СППР для оперативного прогнозирования и раннего предупреждения наводнений в конкретных бассейнах/суббассейнах паводкоопасных рек, подобных бассейну реки Марибурнонг.
Следующая работа, на которую мы хотели бы обратить внимание наших читателей, это глава 9 «Раннее предупреждение и оперативное картографирование событий наводнений», вошедшая в состав монографии «Новые достижения наук о Земле и технологий дистанционного зондирования» [57], опубликованной в 2010 году.
В разделе 1 (Введение) авторы [57] кратко описывают генезис событий и ущербы от сильного наводнения весной 1973 года и катастрофического паводка в мае 2008 года на реке Саинт Джон округа Фредериксон (Нью Брансвик, Канада), подчеркивают особую важность технологий прогнозирования динамики наводнений, основанных на интегрировании новейших методов и средств моделирования и прогнозирования осадков с системами прогнозирования и предупреждения паводков и половодий, и эффективность объединения инструментария гидрологического моделирования с ресурсами Интернет-технологий. С целью улучшения системы оперативного прогнозирования водного режима реки Саинт Джон в части повышения точности и увеличения заблаговременности прогнозов наводнений авторами [57] была разработана, основанная на WebGIS, СППР для мониторинга и прогнозирования наводнений с использованием автоматизированных методов интегрирования потоков различных данных, и интерфейсов динамического оконтуривания характеристик поймы и оперативного электронного картирования зон затопления.
В разделе 2 авторы [57] кратко описывают характеристики поймы и характерные гидрометеорологические процессы, генерирующие наводнения на реке Саинт Джон. В разделах 3 и 4 они представляют концептуальную модель системы мониторинга и прогнозирования наводнений и инструментарий гидрологического моделирования в рамках, реализованной ими, СППР. В разделе 5 авторы описывают реализацию интегрирования средств гидрологического моделирования (гидравлическая модель DWOPER) и ГИС-технологий (CARISGIS), включая сетевой интерфейс для динамического мониторинга результатов оперативного прогнозирования наводнений и электронного картирования, который может динамически отображать наблюдаемые и прогностические характеристики зон затопления, необходимые для ЛПР и ПЗС.
В заключение обзора публикаций данной тематической группы обратим внимание читателя на работу [52], опубликованную в 2011 году и описывающую, весьма впечатляющие, результаты реализации национальной программы Испании SAIH — «Автоматизированная Система (сбора, обработки и распространения) Гидрологической Информации» и результаты разработки и применения инновационных СППР оперативного прогнозирования наводнений, как компонентов СППР ИУРБ для сети SAIH.
Во введении статьи [52] отмечается, что события наводнений в Испании являются природными бедствиями с очень большим количеством пострадавших и высокой повторяемостью. Только за период с 1995 по 2009 гг. число наводнений в стране составило 268 случаев. Таким образом, изучение наводнений и поиск путей смягчения их последствий являются важной частью водной политики Испании.
Долгое время управление наводнениями в Испании осуществлялось преимущественно за счет структурных (инженерных) мероприятий, таких как регулирование пиков расходов с помощью водохранилищ и строительство ГТС для защиты городских территорий. Предпосылки к активному использованию неструктурных мероприятий для управления наводнениями в стране были созданы благодаря программе SAIH, которая начала реализовываться в 1983 году, после драматических событий наводнений в Валенсии, Панс Васко и Пиренеях.
Работающие в режиме реального времени гидрометеорологические информационные системы SAIH структурированы на уровне территорий (округов) больших бассейнов Испании. В настоящее время (конец 2010 г.) система располагает 2650 телеметрическими (автоматизированными) пунктами наблюдений, включая осадкомеры, снегомеры, станции мониторинга рек, каналов и водохранилищ. До настоящего времени инвестиции в эту программу составили около 840 миллионов евро. Опыт почти 20-летнего использования систем SAIH показал, что хотя системы стали необходимым и важным инструментом для управления и администрирования водными ресурсами, обществу также необходим прогностический инструментарий, позволяющий упреждать реагирование на события наводнений.
В ответ на запросы общества Дирекция Гидравлических Работ (DGA) с начала текущего столетия обеспечила разработку и внедрение СППР ИУРБ крупных рек Испании, компонентами которых являлись системы оперативного прогнозирования наводнений, адаптированные к специфическим условиям регионов [52]. Особенностью таких СППР являлось использование идеи создания систем открытой архитектуры, что позволяет принять в расчет различные требования ЛПР и ПЗС и одновременно обеспечить стандартизацию инструментария прогнозирования и управления наводнениями. Это привело к выбору Delft-FEWS (Система раннего предупреждения наводнений) в качестве основной платформы — типа «открытая оболочка», которая позволяет легко интегрировать различные данные и модели, используемые для прогнозирования.
Краткое описание структуры и возможностей Delft-FEWS приведены в следующем разделе [52] (см. также раздел 2.4 нашего обзора). Далее в разделе «Пространственное покрытие» подчеркивается, что DGA обеспечило реализацию к концу 2010 года СППР ИУРБ с системами оперативного прогнозирования наводнений для 5 основных паводкоопасных рек, общая площадь, которых составляет 42% площади Испании (см. рис. 1 [52]). В двух последующих разделах [52] описаны источники данных и моделирующие компоненты реализованных СППР интегрированного управления наводнениями. В первом из них отмечается, что указанные СППР получают и интегрируют гидрометеорологические данные телеметрических систем SAIH (об осадках и снежном покрове, температуре воздуха, уровнях и расходах воды с интервалами каждые 15 минут), данные дистанционного зондирования от метеорологических радаров (всего их 15) и ИСЗ и результаты численных прогнозов погоды с заблаговременностью до 72 часов (оперативная продукция региональной численной модели высокого пространственно-временного разрешения — HIRLAM, которая эксплуатируется в Испании с 1995 года).
Что касается используемых моделирующих компонентов СППР, то в их числе гидрологические модели: ASTER, TOPKAPI, TETIS, NAM и ANW и гидравлические модели SOBEK, MIKE-11 и HEC-Ras. Кроме того, в СППР также интегрирована модель RAINMUSIC для байсовского осреднения информации об осадках, получаемой от сети осадкомеров, метеорологических радаров и ИСЗ.
В заключении [52] отмечено, что дальнейшее развитие системы прогнозирования наводнений в Испании будет преимущественно сфокусировано на совершенствовании компонентов СППР. Сюда относятся: дальнейшее совершенствование доступных инструментов и лучшее технологическое интегрирование в базовую платформу более совершенных вариантов GUI для калибровки моделей, ассимиляции данных, использования интерактивных интерфейсов пользователей, введение процедур оптимизации в модули управления водохранилищами и более эффективных интерактивных опций для поддержки принятия решений.
В заключении раздела 4.2, можно констатировать наличие в начале XXI века ярко выраженного позитивного тренда в количестве и качестве проектов и публикаций, посвященных разработке и реализации СППР и средств моделирования как для стратегического управления рисками наводнений, так и для оперативного интегрированного управления наводнениями.
Таким образом, с позиции сегодняшнего дня, указанный в разделе 4.1 перечень тем не является исчерпывающим и системно-завершенным. Так, по нашему мнению, учитывая дополнительные материалы, представленные в разделе 4.2, этот перечень было бы целесообразно дополнить темой «Разработка и эксплуатация полноструктурных СППР ИУРБ с подсистемами планирования и управления рисками различных типов наводнений и модулями/подсистемами раннего обнаружения, предупреждения, прогнозирования и реагирования на ЧС при наводнениях». Такая тема позволит гармонично увязать в единый системный высокотехнологичный продукт результаты реализаций тем 1—5 раздела 4.1.
4.3. «Что день грядущий нам готовит…»
Для преодоления проблем, выявленных в процессе реагирования на катастрофические наводнения начала ХХI века авторы монографии [16] подчеркнули необходимость повышения эффективности управления водными ресурсами в России. Ожидания, что такая необходимость будет реализована с принятием в 2006 году новой редакции Водного кодекса РФ [15], введенного в действие в 2007 году и «работающего» по сей день, по мнению многих ПЗС (и нашему тоже), не оправдались, поскольку в этом кодексе вообще отсутствовало понятие «интегрированное управление водными ресурсами». Так в главе 8 «Какой должна быть водная политика России?» книги [28], изданной в 2007 году, автор справедливо утверждает, что «Практическое осуществление государственной водной политики должно включать меры административного и социально-экономического регулирования и организационно выражаться в использовании бассейнового принципа и интегрированного подхода в управлении водными ресурсами». Более того, в разделе 8.2 «Интегрированное управление водными ресурсами (ИУВР)» этой главы, подчеркивается, что «Основная идея ИУВР — это активное участие в управлении водными ресурсами всех водопользователей, что на практике означает децентрализацию управления водными ресурсами» и утверждается, что «ИУВР — единственно возможное решение вопросов управления водными ресурсами. Оно позволяет увязать все уровни управления на основе учета взаимовыгодных стремлений партнеров».
В материалах сессии 4 «Мировой опыт применения ИУВР» Курса ИУВР в РФ [29] зафиксировано, что к 2007 году значительный прогресс в разработке и реализации национальных планов ИУВР и проведении реформ в сфере водного хозяйства, состоящих из трех этапов (этап 1 — разработка стратегий, законов и норм; этап 2 — создание новых институтов, распределение функций, подготовка кадров; этап 3 — разработка новых механизмов и инструментов управления) был достигнут в 14 странах, определенные шаги были предприняты в 51 стране. РФ с Водным кодексом 2006 года в этом списке не значится. Читателям, интересующимся мнением профессионалов о «судьбе» ИУВР в РФ, мы рекомендуем обратиться к разделу «Преподаватели курса» [29].
«Свет в конце тоннеля» относительно «судьбы» ИУВР в РФ обозначился с утверждением в 2009 году Водной стратегией Российской Федерации до 2020 года [13]. В разделе 4 «Государственное управление использованием и охраной водных ресурсов» статьи II [13] подчеркивается, что «Совершенствование государственного управления является одним из основополагающих факторов, способствующих выработке согласованных действий, ориентированных на реализацию принципов интегрированного управления водными ресурсами в Российской Федерации». Здесь так же указано, что «Ключевым аспектом государственной политики в сфере водных отношений является также активное международное сотрудничество по вопросам использования и охраны водных объектов».
Понятие СППР ИУРБ в Водном кодексе 2006 года и Водной стратегии РФ до 2020 года не используется. Разработчики Водной стратегии убеждены, что «Формирование инструментария государственного управления использованием и охраной водных объектов, включая разработку схем комплексного использования и охраны водных объектов, нормативов допустимого воздействия на водные объекты, учитывающих региональные особенности и индивидуальные характеристики водных объектов, а также разработку новых и актуализацию действующих правил использования водохранилищ с учетом изменений их морфометрических характеристик, параметров притока, состава и потребностей пользователей водохозяйственного комплекса, обеспечит переход к интегрированному управлению водными ресурсами в границах речных бассейнов».
Для понимания ограниченности такой убежденности рекомендуем читателям внимательно ознакомиться с частью 2 «Как применять ИУВР?» технического отчета ГВП [68] и с Инструментальным ящиком ИУВР [72], а так же с материалами сессии 4, Курса ИУВР в РФ [29] и отчета ГВП на тему «Роль СППР и численных моделей в ИУРБ» [73]. Так, согласно отчету ГВП [68], внедрение принципов ИУВР — это длительный циклический процесс, который сводится к: 1) созданию условий для осуществления в данной стране водной политики, разработки стратегии и законодательства в целях устойчивого интегрированного развития водных ресурсов; 2) организации в этой стране административно-институциональной основы для реализации их (политики, стратегии и законодательства) в жизнь и 3) выработке механизмов и инструментов ИУВР.
В разделе 3 «Негативное воздействие вод» статьи II Водной стратегии РФ до 2020 года [13] зафиксировано: «Риск наводнений и иного негативного воздействия вод будет сохраняться и усиливаться в будущем в связи с учащением опасных гидрологических явлений в новых климатических условиях и продолжающимся антропогенным освоением территорий, что требует реализации мероприятий по строительству сооружений инженерной защиты и использованию принципиально новых подходов в рамках решения задач по защите населения и объектов экономики». Таким образом, прямо понятие «интегрированное управление наводнениями» в Водной стратегии, как и в Водном кодексе РФ 2006 года, не используется и тем самым, формально можно констатировать отсутствие на сегодня официальной декларации о смене в нашей стране традиционного подхода «защиты от наводнений» на инновационную парадигму «интегрированного управления наводнениями». Тем не менее, перечень из 7 мероприятий, нацеленных на обеспечение защиты населения и объектов экономики от наводнений (см. раздел 3 статьи IV [13]) является достаточно полным и квалифицированно подготовленным, так, что по мере их реализации будет практически «закрыт» список проблем, связанных с наводнениями, перечисленный в заключении монографии [16]. Так же представляется важным, чтобы конкретное планирование и реализация указанных выше мероприятий осуществлялись с учетом лучших мировых практик в сфере принципов и высокотехнологичного инструментария интегрированного управления наводнениями. Таким образом, мы рассматриваем нашу книгу, как скромный вклад в решении этой проблемы.
В конце заключения признаемся читателю в том, что наша книга, строго говоря, не является классическим (или академическим) обзором специальной литературы с четко заданной темой и обоснованной структурой (планом или оглавлением) и с последующим раскрытием темы через краткие описания некой логической последовательности (исторической, методологической и т.п.) уместных и наиболее актуальных публикаций.
В нашем обзоре тема определена достаточно четко — смена парадигмы и технологий управления наводнениями. Однако структура нашей книги несколько другая, чем в классическом обзоре. Введение и заключение книги — похожи на обычные элементы классического обзора, а вот основная её часть (разделы 2 и 3) — это набор синопсисов публикаций, выбранных авторами достаточно субъективно, в том числе с учетом личных профессиональных предпочтений (например, это касается технологических аспектов ИУН). При таком подходе неизбежны повторы в содержании представляемых синопсисов, и они по объему и целям, как бы, выпадают из общей канвы классического обзора. Оправданием этому, по видимому, может служить только наше стремление позволить читателю самому «погрузится в прелести знакомства с первоисточниками» и самому выбрать, что ему интересно (или не очень) и полезно (или не очень) из реально доступного в нашем обзоре.
Так или иначе, мы остаемся открытыми для нашего читателя (, ) и готовы ответить на вопросы, по возможности, помочь советами и рекомендациями и отреагировать на отзывы и замечания.