Цель: дать методику извлечения из карт масштаба 1:500000 и 1:50000 необходимых данных и принятия решений для оценки риска на ровной пойме реки.
Краткий план действий
1. Подготовка (геопривязка, оцифровка).
2. Извлечение данных с карты 1:500000 (региональный контекст).
3. Извлечение данных с карты 1:50000 (детальная топография и инфраструктура).
4. Построение цифровой модели рельефа и гидрологических входных данных.
5. Расчёты риска (глубина, площадь затопления, скорость, зоны риска).
6. Принятие решений и меры управления риском.
1) Подготовка
- Геопривязать и векторизовать обе карты в единой системе координат (UTM или национальной).
- Слои, которые нужно сделать векторными/рейстеризовать: русло, пойменные границы, контуры высот, отметки высот (spot heights), дамбы/валки, дороги, населённые пункты, здания, водоёмы, мелиоративные каналы, типы почв/покрова.
2) Что брать с карты 1:500000 (макроуровень)
- Границы бассейна, основные притоки, крупные озёра и пойменные террасы.
- Транспорт и эвакуационные коридоры (мажорные дороги, ж/д).
- Расположение крупных населённых пунктов и объектов критической инфраструктуры.
- Исходные оценки ширины поймы и характерных зон возможного распространения паводков.
Назначение: установить масштабы угрозы, выбрать участки для детальной съёмки и постановки датчиков.
3) Что брать с карты 1:50000 (микроуровень)
- Контурные линии и интервалы высот (точки высот).
- Детальную планировку: дома, хозяйственные постройки, инженерные сооружения, дамбы, канавы, мосты, плотины.
- Тип землепользования и покрытие (леса, луга, пашни).
- Мелкие притоки, стоки, канавы и старые русла (могут быть путями распространения затопления).
Назначение: построение локального DEM/поперечных профилей, определение критических точек перелива и задержки стока.
4) Построение DEM и ключевые вычисления
- Интерполяция высот из контуров/спот-отметок → DEM (TIN или грид).
- Продолжительность/пороговые уровни: собрать гидрологические данные/пользоваться расчётными гидрограммами для выбранных сценариев (Q для разных периодов возвращения).
- Схемы расчёта:
- Перевод дистанций/площадей с карты в натуру: $D_{реал}=D_{карта}\times s$, где $s$ — знаменатель масштаба (напр. $s=500000$ или $50000$). Площадь: $A_{реал}=A_{карта}\times s^2$.
- Оценка уклона между двумя точками: $\tan \alpha =\frac{\Delta h}{L}$ ($L$ — горизонтальное расстояние по карте). Для приблизительной оценки по картам: $\tan \alpha \approx \frac{\text{вертикальная разница (контур)}}{\text{расстояние между контурами на карте}}$.
- Для расчёта потока в русле (при наличии $Q$): Manning: $Q=\frac{1}{n}A{R}^{2/3}{S}^{1/2}$, где $A$ — сечение, $R$ — гидравлический радиус, $S$ — уклон водной поверхности, $n$ — коэффициент шероховатости.
- Гидравлический радиус: $R=\frac{A}{P}$ ($P$ — смоченный периметр).
- Средняя глубина при заданном объёме затопления: $\bar{h}=\frac{V}{A}$ (полезно для оценки запасов воды на равнине).
- Критерий опасности для людей/техники (приближённо): опасно, если $h>0.5\text{м}$ или $h\cdot v>0.5{\text{м}}^2/\text{s}$ (где $v$ — скорость потока).
- Построить поперечные профили поймы в ключевых сёлах, вычислить уровни перелива по бровкам.
5) Оценка зон риска и классификация
- Выбрать сценарии (напр. 10-, 50-, 100-летние паводки). Для каждого сценария:
- Рассчитать (или взять по гидрограмме) пиковый расход $Q$ и водный объём $V$.
- Смоделировать распространение воды по DEM (инундационная модель поверхностного стока — низкопороговая гидродинамика или простая «заливка» уровня).
- Получить карты глубин $h(x,y)$ и скоростей $v(x,y)$.
- Классификация зон (пример):
- Экстремальная (глубина $h>1.5$ м или $h\cdot v>1.0$).
- Высокая ( $0.5<h\le 1.5$ м).
- Средняя ($0.2<h\le 0.5$ м).
- Низкая ($h\le 0.2$ м).
- Учитывать подсчет экспонированных активов: население, жилые дома, дороги, критические объекты. Оценить экономические потери и вероятность воздействия.
6) Принятие решений и управленческие меры
- Планирование зон запрета/ограничений землепользования по классам риска.
- Маршруты эвакуации и пункты сбора с учётом подъёма воды и блокируемых дорог (использовать карту 1:500000 для обходов региона).
- Обозначить места установки гидрологических постов и датчиков (на основе карт 1:50000 — узкие сечения, дамбы, мосты).
- Технические решения: упрочнение/поднятие дамб, плотин, создание ретенционных зон/пруда накопления, расчистка русла, локальные водоотводы. Приоритет — по величине риска и ценности активов.
- Процедуры экстренного реагирования: пороговые уровни (по высоте воды) для оповещения и эвакуации.
7) Ограничения и рекомендации по качеству
- На ровных поймах малые ошибки в высотах дают большие изменения в зоне затопления — требуются точные отметки из 1:50000 или полевые снятия/ЛИДАР при возможности.
- Карта 1:500000 используется только для стратегического планирования и отбора участков; детальная оценка и принятие инженерных решений опираются на 1:50000 и/или DEM высокой точности.
- Всегда применять несколько сценариев и учитывать неопределенности Q и шероховатости.
Выходные продукты
- Карты зон затопления и глубин для сценариев (10/50/100 лет).
- Списки приоритетных объектов и рекомендуемые меры (инфраструктурные и административные).
- Рекомендации по размещению датчиков и дальнейшим полевым работам/ЛИДАР.
(Используйте приведённые формулы для перевода масштабов, оценки уклонов, расчётов пропускной способности и приближённых глубин при моделировании.)