В Российской Федерации угроза затопления от паводков существует более чем для 40 крупных городов и нескольких тысяч других населенных пунктов. Периодическому затоплению, от паводковых вод, подвержена территория Россия площадью около 500 тысяч га. Среднестатистическая величина ущерба от наводнений по России оценивается в $3.25 миллиардов в год.
В последние два десятилетия опасные и катастрофические паводки на территории России прошли в бассейне Тобола, на притоках Северной Двины, на Печоре, реках Заволжья и Приморского края, на Лене и др. Наиболее интенсивными были паводки на европейской территории России в 1994 году. Тогда было зарегистрировано 72 наводнения, а обеспеченность максимальных уровней достигала 1-10%. При этом в бассейне Волги наводнения отмечались на 66% рек, в бассейне Дона – на 82% речных бассейнов. Несколько меньшее число наводнений было зарегистрировано в 1998 и 1999 гг. (51 и 59 наводнений соответственно). В эти годы меньший процент охвата наводнениями бассейнов рек был в бассейнах Волги и Дона, но большим – на реках севера России.
На азиатской территории России за последние 20 лет наибольшее число затоплений прибрежных территорий было отмечено в 2002 году, когда затопления прибрежных территорий были отмечены в 100 бассейнах рек. При этом наибольший процент затоплений был зарегистрирован в бассейне Оби (54%), а в остальных бассейнах сибирских рек затоплению подвергались 24-33% прибрежных территорий. В остальные годы в Сибири число зарегистрированных наводнений колебалось от 9 до 76.
Для огромного большинства речных бассейнов России основной тип паводков связан с таянием снега, накопленного в бассейнах рек в зимний период – весеннее половодье. Продолжительность формирования высоких уровней воды при половодьях составляет от нескольких суток до 1,5-2 месяцев и зависит от таких факторов, как площадь и средний уклон поверхности бассейна реки, степень покрытия лесами территории и площади, занятой болотами, типа почвенного покрова и других.
Наибольшую опасность половодья при водной обеспеченности равной или меньше 10% представляют территории в бассейне р. Дон, а также междуречье Дона и Волги. Интенсивный выход воды на пойму здесь отмечается раз в пять лет, а при вероятности превышения обеспеченности равной 1% может сформироваться катастрофический паводок, максимум которого в 7 раз может превысить средний многолетний максимальный расход воды. Средняя степень опасности проявления катастрофических и опасных наводнений связанных с весенне-летним половодьем характерна для бассейнов рек Дона, Нижней Волги, Иртыша, Тобола. Интенсивный выход на пойму здесь наблюдается раз в 10 лет, а при 1% вероятности превышения водности может сформироваться половодье, максимум которого в 5 раз превысит средний многолетний максимальный расход воды. Данная территории характеризуется высокой плотностью населения (25 человек на 1 км2). Умеренная степень опасности проявления катастрофических наводнений имеет место в бассейнах рек Западной Двины, Днепра, Оки, Верхней Волги, Камы, Оби, Енисея, Лены Яны, Анадыря, Колымы, Камчатки. Интенсивный выход воды на пойму здесь наблюдается раз в 20 лет, а при вероятности превышения Р=1 % максимальный расход воды может в 3 раза превысить среднемноголетний максимальный расход воды.
Большую опасность представляют собой паводки, которые происходят в результате формирования заторов льда в период установления ледяного покрова осенью (на территории России редки) или разрушения льда на реке в весенний период при половодье. Заторы являются неразрывной частью весеннего половодья, но вместе с тем заторные наводнения имеют природу, совершенно отличную от природы наводнений, связанных с прохождением по руслу волны паводка. Заторы льда – сложное природное явление, возникновение и развитие которого обуславливается взаимодействием ряда природных факторов, характеризующих климатические, морфометрические и другие условия протекания реки. Заторы результат резкого уменьшения водопропускной способности русла из-за стеснения его льдом, что приводит к быстрому росту уровня воды выше очага затора. Заторный тип паводков часто бывает на северных реках, которые текут с юга на север. В результате формирования заторов льда в русле реки формируется искусственная ледяная плотина, выше которой уровень воды в реке резко повышается, а ниже затора происходит резкое понижение уровня воды. Подъем уровня воды в реке выше затора льда может достигать десятков метров, что приводит к затоплению водой большой территории. Часто в период таких паводков происходит резкое понижение температуры воздуха, что значительно затрудняет проведение спасательных мероприятий. Заторы льда характерны для всех рек, бассейны которых расположены севернее 58° с.ш., но в последние годы, по данным Росгидромета они наблюдаются намного южнее: на Кубани и Дону. Увеличилась их частота на Лене.
Следующей причиной паводков являются интенсивные осадки. Этот тип паводков имеет место как в бассейнах равнинных рек, так и в горных бассейнах. В горных районах этот тип паводков является быстро развивающимся; от момента выпадения осадков и до начала интенсивного подъема уровня воды в реке может проходить менее 1-3 часов, а сама величина подъема уровня зависит почти целиком от количества выпавших осадков. На равнинных территориях процесс формирования высоких дождевых паводков более сложный и продолжительный, а от момента выпадения осадков до начала подъема уровня воды в реке может пройти от нескольких часов до нескольких суток. Величина повышения уровня воды зависит от многих факторов, в первую очередь от величины выпавших осадков, их интенсивности, а также от состояния почвенного слоя бассейна (его увлажнения) и запасов воды в речной системе.
К факторам, способствующим образованию дождевых паводков относят:
- объём выпавших осадков за единицу времени;
- предшествующая увлажнённость речного бассейна;
- водность реки;
- незначительная пропускная способность русла реки;
- относительно повышенная крутизна рельефа местности;
- интенсивная речная эрозия, способствующая накоплению наносов в пойме и в устье рек;
- низкая водопроницаемость почв;
- наличие многолетней или сезонной мерзлоты грунтов.
К факторам, сдерживающим прохождение паводковой волны, следует отнести, прежде всего, наличие естественных (озёра, болота) и искусственных водоёмов (пруды, водохранилища) сдерживающих пиковые паводки. При этом большую роль играет также форма и направление бассейна реки. Так «круговые» бассейны отличаются большим расходом воды, поскольку среднее расстояние из любой точки до устья реки относительно невелико, а бассейны, имеющие уклон характеризуются более интенсивным течением воды в русле в сравнении с бассейнами с небольшим уклоном.
Скорость движения паводочной волны зависит от типа реки и составляет в среднем от 3-5 км/час на равнинных реках до 15-45 км/ч на горных реках. Масштабы паводковой опасности при интенсивном выпадении дождевых осадков находятся в прямой зависимости от размеров водосборного бассейна. Эта зависимость получила оформление в таком понятии как удельный сток (удельный расход), q, выражающийся, как правило, в л/с на кв. км. На небольших водосборных площадях сильные грозы могут сопровождаться многократным повышением удельного стока. В городах с большим количеством водонепроницаемых пространств, удельный сток может доходить до 10 000 л/с на кв. км. ( Otnes &Raestad ,1978). Для крупных бассейнов Otnes & Raestad (1978) сформулировали правило приблизительного вычисления:
q = k/A, где k- коэффициент, определяющийся в каждом регионе отдельно, А – площадь водосборного бассейна.
Для всей территории России большую опасность представляют дождевые паводки редкой повторяемости, которые имеют место на малых водосборах площадью менее 50—25 кв. км.
Благоприятствуют образованию дождевых паводков и последствия хозяйственной деятельности человека. Определяющим при дождевом паводке является не столько количество поступившей в поверхностный водоток воды, а темпы (интенсивность) её поступления в поверхностные водотоки.
Наибольшую опасность дождевые осадки представляют в Приморском крае и на Северном Кавказе.
На некоторых устьевых участках рек паводки возникают в результате нагона воды с моря. Эти паводки развиваются быстро. От начала повышения уровня воды в реке до достижения уровнем максимальной отметки может проходить от одного до 6-12 часов. Примером такого типа паводков могут быть паводки, которые происходят на реке Неве у Санкт-Петербурга. Величины подъема уровня воды при нагонах с повторяемостью один раз в 15-20 лет составляют: на озёрах Сегоозеро, Байкал – 0,20 – 0,25 м; для озёр Белое, Чудское, Ильмень – 0,5- 0,6 м; для озёра Онежское – 0,7- 1,0 м; для Азовского моря -1,0-1,5 м; для Каспийского Моря – 2,0-2,5 м. Рекордсменом по нагонным паводкам является р. Нева на территории г.Санкт – Петербурга. По величине подъёма уровня воды, повторяемости и материальному ущербу нагонные паводки в устье реки Невы в пределах Санкт – Петербурга занимают первое место в России. За всю 300 летнюю историю Санкт-Петербурга высокий подъём уровня воды в Неве (по состоянию на март 2003 год) фиксировался более 323 раз. Некоторые исследователи предполагают, что таких подъёмов уровня воды было больше, так как в 19 веке власть скрывала сведения о прошедших наводнениях, чтобы не создавать атмосферу страха. Так о катастрофическом наводнении 1824 года стало известно только через 6 дней из газет. Наиболее катастрофические наводнения на Неве, связанные с нагонами зафиксированы в 1777, 1824, 1924 и 1955 гг. Максимальный уровень воды при этом был зафиксирован в районе г. Санкт–Петербург в 1824 г. (пост у Горного института) – 4 м. Нагонные паводки на Неве фиксируются в любой сезон года, но наиболее опасные имеют место осенью. Необычайно высокие уровни воды при нагонных явлениях наблюдались в 1952 году на Каспийском море на территории Дагестана, когда вода поднималась до 4,5 м. Дважды 3 и 11 мая 1990 г., в устье р. Урал высокая морская волна Каспийского моря, поднятая сильным ветром, наполняла реку и гнала её вспять, заливая всё вокруг на 20 км. При этом оказалась затопленной часть Гурьевской области Казахстана.
К менее распространённым видам паводков, но способствующим проявлению опасного гидрологического явления, относятся зажоры. Зажорные явления характерны для рек Северного Кавказа, где подъём уровней в момент образования зажоров обычно на подавляющем большинстве рек не превышает 20-40 см и только на некоторых из них (Худес, Аксаут, Невинка, Бол.Зеленчук, Лабо, Уруп, Фарс, Белая, Пшеха, Пшиш, Афипс, Калаус, Ули, Кума, Подкумок, Малка, Баксан, Сунжа, Гойта, Джилка) они составляют 60-130 см, но могут достигать 170-395 см.
На Кубани зажорные явления распространены на участке от с.им. Коста Хетагурова до с. Богословское. Подъём уровней воды обычно в пределах от 90-175 см до 200-215 см. На реке Терек от ст. Котляревской до устья реки наибольший подъём уровня воды в период образования зажоров наблюдался у станицы Черноярской в 1954 г. и был равен 188 см. Главным критерием при классификации зажоров (как и заторов) с позиций чрезвычайных ситуаций является его мощность. В соответствии с этим они подразделяются на катастрофические мощные, сильные, средние и слабые. Катастрофически мощный зажор (или затор) определяется следующим образом. К рассчитанному максимальному уровню весеннего половодья приплюсовывается 5 и более метров; для сильных – от 3 до 5 м, средних – 3 и меньше. При слабых зажорах и заторах в величины наивысших уровней воды весеннего половодья поправки не вводятся.
Еще один тип паводков связан со строительством и эксплуатацией водохранилищ. При неправильном регулировании работы водохранилищ в годы с высокой водностью рек возможны случаи превышения уровня воды в водохранилище некоторых критических значений. В этом случае происходит затопление территорий, расположенных вблизи водохранилища. Из-за создания дополнительного напора на плотину может произойти даже ее разрушение, при котором возникает высокая волна, приводящая к затоплению территорий, расположенных вдоль реки ниже плотины.
Выполненные в последние годы в Гидрометцентре России исследования показывают, что к наиболее опасным, в отношении паводков, районам отнесены прибрежные территории Верхней и Средней Оки, притоков Тобола, Среднего и Нижнего Енисея с притоками, отдельных участков Средней Лены и ее притоков Алдана, Витима, Олекмы, а также рек юга Приморского края. В этих районах затопления прибрежных территорий происходит преимущественно в период весеннего половодья с повторяемостью 1 раз в 2-3 года, а глубина затопления прибрежных территорий может превышать 3,3 м.
На значительную глубину (до 3,2 м) затапливаются прибрежные территории в бассейнах Верхнего Дона, Верхнего Днепра, Нижнего Тобола, Верхнего Енисея, Верхнего Амура, большей части территории Приморского края, Сахалина, рек республики Саха-Якутии и северо-востока Сибири.
Наводнения на перечисленных реках наблюдаются реже 1 раза в 10 лет, но в отдельных районах их повторяемость возрастает до 1 раза в 2-3 года.
Довольно часто (повторяемостью 1 раз в 3-5 лет, местами 1 раз в 2-3 года) проходят паводки, вызывающие наводнения на реках юга и запада европейской территории страны, а также на Белой, Урале, притоках Среднего и Нижнего Иртыша, в верховьях Оби, на притоках Ангары, а также в среднем и нижнем течении Амура. Глубина затопления прибрежных территорий здесь доходит до 2 метров.
Наименьшие глубины затопления прибрежных территорий (менее 1 метра) в результате паводков отмечаются на реках севера европейской территории страны, в Калмыкии и в бассейне Терека. Повторяемость наводнений здесь также небольшая (менее чем 1 раз в 10-15 лет).
Следует отметить, что приведенное выше районирование отражает лишь преобладающий тип процессов паводков, что совершенно не исключает возникновения в том или ином районе и более опасного паводка. Так в Калмыкии, относящейся по классификации к незначительно опасной в отношении наводнений территориям, в 1994 году (в период весеннего половодья) произошло наводнение, близкое к катастрофическому.