Журнал № 4 - 2013(16), рубрика: "Технологический прорыв"

За Амуром нужен глаз да глаз

Наводнение на Амуре и его притоках, которое в течение августа и сентября держало в напряжении весь Дальний Восток, остаётся темой номер один для региона. Приход «большой воды» поставил под угрозу затопления крупные города Приамурья Благовещенск, Хабаровск, Комсомольск-на-Амуре, нанёс мощнейший удар по сельскому хозяйству и промышленности региона, лишил многие тысячи людей имущества. По самым скромным и явно предварительным подсчётам экономический ущерб может составить от 40 до 60 млрд рублей. Предстоит не только восстанавливать разрушенные дороги, мосты, коммуникации и объекты жилищно-коммунальной сферы, но и возводить долговременные защитные сооружения на случай повторения в будущем подобных чрезвычайных ситуаций.

Наводнение_5


Но есть и ещё одна проблема, которой необходимо уделить особое внимание.

 Так, губернатор Хабаровского края Вячеслав Шпорт вынужден был признать:

В это наводнение нам впервые пришлось столкнуться с серьёзной проблемой неточности прогнозов. Вода, вопреки всем ожиданиям, прибывала быстрее прогнозных отметок, что требовало от властей принятия экстренных мер, дополнительных расходов и времени на переделывание выполненных работ. Поэтому в будущем необходимо максимально учесть этот опыт и постараться избежать неточности в прогнозировании…

Каким образом планируется это сделать? Среди прочего за счёт использования инновационного потенциала и высокотехнологичных наработок академической и вузовской науки. Не случайно в разгар стихийного бедствия, 29 августа, состоялось подписание трёхстороннего соглашения о сотрудничестве в области гидрометеорологии между Правительством Хабаровского края, Росгидрометом и Тихоокеанским государственным университетом.

 Наводнение_2


ПРИШЛА ВОДА ОТКУДА НЕ ЖДАЛИ? 

Действительно, всех нас, дальневосточников, волнуют вопросы: почему произошёл летний паводок невиданных ранее масштабов? По какой причине соответствующие службы не смогли его спрогнозировать? Как получилось, что многие профильные организации оказались не готовы к тому, чтобы защитить людей и их имущество? Можно ли вообще было избежать огромного ущерба, который понесла экономика Дальневосточного региона?

Наводнение_3

Бассейн реки Амур – это 1,8 млн кв. км территории трёх стран


С этими вопросами я обратился, прежде всего, к доктору технических наук, профессору Михаилу Шевцову, которые руководит в ТОГУ кафедрой «Гидравлика, водоснабжение и водоотведение», а кроме того является авторитетным экспертом по водохозяйственным и экологическим проблемам, членом научно-технического совета Амурского бассейнового водного управления. Михаил Николаевич не только подробно рассказал о своём видении уроков нынешней чрезвычайной ситуации, но и «нагрузил» меня аналитическими документами, ведомственными докладами и экспертными заключениями, из которых вырисовывается следующая картина.

В ходе освоения Дальнего Востока большинство населённых пунктов, городов и сёл, как известно, вырастали именно на берегах рек. Ведь без воды невозможно ни сельским хозяйством заниматься, ни промышленность развивать, да и вообще жить-поживать. Реку Амур, занимающую в России четвёртое место по длине, площади водосбора и водности, и уступающую только Енисею, Оби и Лене, всерьёз начали осваивать по историческим меркам совсем недавно, лишь в XIX веке. И с учётом того, что систематические наблюдения за водным режимом Амура ведутся лишь сто с небольшим лет, его норов остаётся во многом загадкой.

Наводнение_4

Наводнение на снимках из космоса


Немного географической информации для размышления. Амур – это не только водная лента, протянувшаяся более чем на 2800 километров. Общая площадь его бассейна составляет 1 миллион 855 тысяч квадратных километров, в том числе в пределах Российской Федерации – более одного миллиона и в Китае – свыше 820 тыс. км2 . Всего же в систему Амура входит 172233 питающих его больших, средних и малых рек общей протяженностью 558321 километров.

Как же уследить за всем этим? В весьма подробном и содержательном докладе, подготовленном Дальневосточным филиалом НИИ водного хозяйства в 2009 году, на огромной территории от Читы в Забайкалье до озера Ханка в Приморье указан всего лишь 251 пост, занимавшийся, начиная с 1894 года, гидрологическими, гидрохимическими и гидробиологическими наблюдениями за реками Дальнего Востока. Причём на сегодняшний день из них в качестве действующих осталось менее 120. Их явно-таки недостаточно, чтобы в режиме реального времени собрать всю информацию о водном режиме, необходимую для прогнозирования наводнений и экологических угроз.

Более того, чтобы обезопасить города и посёлки на берегах Амура и других рек, нужно ещё уметь грамотно распорядиться как актуальной, так и накопленной за десятилетия наблюдений информацией. Ведь зачастую даже тревожные «сигналы», которые подавала нам сама природа, оставались без должного внимания. Вот, к примеру, в государственном докладе Министерства природных ресурсов Хабаровского края «О состоянии и охране окружающей среды…» ещё в 2009 году указывалось на аномально большие снегозапасы, накопившиеся за холодный период года. Отмечалась также продолжительная циклоническая активность в летний сезон. Цитирую: «На территории Хабаровского края осадков выпало: в июне 100-190, местами 260%, в июле 100-180%, в августе 100-170% от нормы». Эта тенденция, связанная с резким увеличением количества осадков, выпадающих в бассейне Амура, проявлялась все последние годы. Но, к сожалению, не стала поводом для серьёзного анализа в увязке с прогнозированием возможных наводнений.

Сейчас (увы, постфактум, что называется, «задним умом») специалисты, например, начальник ситуационного центра Росгидромета Юрий Варакин, объясняют, что в последние годы в Дальневосточном регионе произошло изменение климата и «разбалансировка» механизмов циркуляции воздушных масс в атмосфере. Зима 2012-2013 годов вновь оказалась многоснежной, а весна запоздала. Вдобавок ко всему насыщенные тропической влагой летние циклоны, ранее проходившие над нами дальше, вглубь континента или в сторону Охотского моря, оказались блокированы своего рода барьером высокого давления, а потому притормозили и зависли над Приамурьем, выплеснув на головы дальневосточников «сверхнормативные» ливневые дожди. Количество осадков, выпавших в Амурской области за два летних месяца 2013 года, уже к началу августа превысило годовую норму.

Впрочем, даже когда реки Зея, Бурея и другие притоки, а затем и сам Амур переполнились водой, никто, похоже, всерьёз не предполагал, что будут побиты все прежние рекорды подъёма их уровня. Вот и случилось то, что случилось…

ЧТО С СОБОЮ ПАВОДКИ ПРИНОСЯТ?  

Вода, плещущаяся на улицах городов, подтопленные дома, производственные объекты и сельскохозяйственные угодья – это только зримая опасность, подчёркивают специалисты-экологи. В их числе и профессор Михаил Шевцов, принимавший участие в преодолении последствий экологической катастрофы 2005 года, связанной с загрязнением Сунгари и Амура в результате аварии на нефтехимическом предприятии в Китае, а также в ликвидации  многих других чрезвычайных экологических ситуаций в регионе.

Наводнение_6


Вот что пояснил он по этому поводу:

– Качество амурской воды и в обычных-то условиях доставляет дальневосточникам массу забот и проблем. Мы знаем об этом не понаслышке. Ведь учёные ТОГУ и наши коллеги из Института водных и экологических проблем (ИВЭП) ДВО РАН принимают самое активное участие в научных исследованиях, мониторинге, природоохранных мероприятиях и проектах. Мы также оказываем помощь в подготовке ежегодных государственных докладов Министерства природных ресурсов Хабаровского края «О состоянии и охране окружающей среды…» в регионе. На протяжении уже долгого времени в этих документах констатируются факты крайне неблагоприятного состояния водных ресурсов с учётом их химических, микробиологических и вирусологических показателей. Вдумайтесь: качество воды в Амуре и большинстве других рек региона оценивается в пределах, так называемых 4-го и 5-го классов, то есть как «грязная» и «экстремально грязная». Лишь некоторые из рек выделяются в 3-й класс – «очень загрязнённые». Теперь представьте, насколько ухудшилось качество воды после нынешнего бедствия, а ведь оно затронуло не только Дальний Восток России, но и Северо-Восточный Китай. Огромное количество промышленных и сельскохозяйственных отходов, продуктов жизнедеятельности сотен тысяч людей оказались смыты в Амур, и вместе с тысячами тонн донных и пойменных отложений унесены водами к городам…

Впрочем, Хабаровску всё-таки несколько повезло – за счёт своевременного возведения комплекса водозаборных сооружений на Тунгусском месторождении подземных вод. Эксплуатация водозабора, на котором применяются самые современные технологии очистки и контроля над качеством воды, как известно, началась летом 2012 года и в значительной степени снизила остроту проблемы чистой воды для дальневосточной столицы. Но далеко не все города и населённые пункты Хабаровского края и других регионов Дальнего Востока обеспечены пригодной для употребления водой. И перед ними теперь во всей остроте встанет проблема поиска альтернативных источников чистой воды.

Сейчас в регионе идёт повсеместная вакцинация людей, оказавшихся в зонах подтопления, а также домашних животных и скота на сельскохозяйственных фермах. Мера крайне необходимая, но, к сожалению, не решающая всех проблем на длительную перспективу, поскольку даже относительно «здоровая» река (а вовсе не 3-го, 4-го или 5-го класса загрязнённости) способна восстановить качество своей воды только спустя годы.

– Губернатор Хабаровского края прав. От будущих возможных бед нас может спасти только создание охватывающей весь водный бассейн системы экологического мониторинга, использующей современные технологии, в том числе средства автоматизированного сбора, передачи и обработки информации, – считает профессор М. Шевцов.

ВСЯ НАДЕЖДА – НА НАУКУ И ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ? 

Как уже отмечено, 29 августа в Хабаровске состоялось подписание трёхстороннего соглашения о сотрудничестве между Правительством Хабаровского края, Тихоокеанским государственным университетом и Росгидрометом. Подписи под документом поставили их первые лица: губернатор края Вячеслав Шпорт, ректор ТОГУ Сергей Иванченко и руководитель Росгидромета Александр Фролов. В информации, представленной пресс-службой Правительства Хабаровского края, указаны основные цели и задачи, на решение которых нацелено соглашение.

Наводнение_11


В их числе:

– проведение фундаментальных научных исследований в сфере стратегического прогнозирования неблагоприятных погодных явлений и мониторинга состояния окружающей среды;

– создание в регионе эффективно действующей системы прогнозирования природных чрезвычайных ситуаций, в том числе за счёт расширения сети контрольных постов на водных артериях региона;

– решение задач прогнозирования, гидрологического и экологического мониторинга за счёт использования самых современных научных и информационно-технологических разработок.

– Соглашение, – выразил на церемонии его подписания уверенность руководитель Росгидромета Александр Фролов, – заложит долговременную основу для развёртывания научных исследований в области экологии. Речь идёт не только о прогнозировании погоды, но и о мониторинге качества воздуха, почвы, воды. Принципиально важным моментом является участие в программе Тихоокеанского государственного университета, с его квалифицированными кадрами, научным потенциалом и техническими возможностями для компьютерного моделирования ситуаций. Думаю, уже в ближайшее время наши планы начнут претворяться в жизнь.

Итак, соглашение подписано. Какие же интеллектуальные, технические и кадровые ресурсы готов задействовать для его реализации ТОГУ? По словам профессора Сергея Иванченко, ректора ТОГУ, в решении поставленных задач примут участие, прежде всего, инновационные структуры вуза, такие как Лаборатория суперкомпьютерных вычислений и Центр космических технологий. Они, кроме того, станут рабочей площадкой и координирующим центром, который объединит усилия учёных самого разного профиля с многих вузовских кафедр и лабораторий.

Кстати, уже в первые дни экстремального повышения уровня воды в Хабаровске специалисты-компьютерщики Центра космических технологий (ЦКТ) ТОГУ по собственной инициативе начали строить цифровые трёхмерные карты города с учётом рельефа местности. Для этого они использовали как получаемую со спутников информацию (материалы дистанционного зондирования Земли, космические снимки в различных диапазонах), так и собственные наработки, полученные в ходе успешной реализации ряда региональных проектов в сфере геоинформатики. С помощью этих моделей оказалось возможным с приемлемой точностью моделировать гидрологические ситуации и определять улицы и кварталы, которые попадают в зоны затопления при различных уровнях подъёма воды в Амуре. Обо всём этом в одной из телепередач подробно рассказали проректор ТОГУ по науке профессор Сергей Бурков и руководитель ЦКТ Геннадий Маркелов.

Наводнение_12

Проректор по науке профессор Сергей Бурков на презентации проекта в Центре космических технологий


Найдётся в разрабатываемом сейчас в ТОГУ научном проекте применение и для уникальной суперкомпьютерной системы производительностью 15 терафлопс (миллиардов операций в секунду), созданной университетом совместно с Вычислительным центром ДВО РАН. Она позволит не только обрабатывать огромные объёмы информации, получаемой методами космического и наземного мониторинга, но и строить на их основе математические и геоинформационные модели, цифровые карты любой местности.

Ещё одно направление исследований непосредственно касается проблемы эффективного контроля за состоянием дальневосточных рек. Программа, подготовленная в ТОГУ профессором Михаилом Шевцовым с участием специалистов Института водных и экологических проблем ДВО РАН во главе с профессором Алексеем Махиновым в 2012 году, направлена на создание комплексной системы мониторинга водных ресурсов и опасных гидрологических процессов как составной части интегрированного управления водохозяйственной деятельностью. В качестве консультанта в ней принимал участие и один из авторитетнейших специалистов Института водных проблем РАН (г. Москва) профессор Григорий Баренбойм.

Реализация программы позволит создать техническую систему, которая будет в частности включать: подсистему первичной обработки данных, поступающих от наземных и космических средств автоматизированного мониторинга, их интегрирование, сравнение результатов с нормативными данными; подсистему моделирования на основе получаемой информации опасных природных и техногенных процессов; подсистему анализа экстремальных экологических ситуаций и т.д. Использование этой системы возможно также в интересах получения новых компетенций и повышения квалификации научных кадров, а также для обучения студентов и преподавателей. В связи с этим, как считает профессор М. Шевцов, для выполнения комплексных исследований в ТОГУ, например, при кафедре «Гидравлика, водоснабжение и водоотведение», должна быть создана и оснащена необходимым оборудованием лаборатория, которая будет применяться в научно-исследовательском и учебном процессе. Всё это будет использоваться не только для предупреждения экстремальных ситуаций, но и для обеспечения в непрерывном режиме комплексного контроля за гидрофизическими, гляциологическими, гидрологическими, гидрохимическими, гидробиоэкологическими характеристиками любых природных вод.

Свой оригинальный проект создания автоматизированной системы мониторинга состояния реки Амур и её притоков предложил также коллектив Лаборатории интеллектуальных технологий и систем ТОГУ, которой руководит доцент Игорь Бурдинский. У Игоря Николаевича и его коллег, специализирующихся на подводной робототехнике, уже имеются оригинальные технические разработки, которые на протяжении нескольких лет создавались в партнёрстве с Институтом проблем морских технологий ДВО РАН и успешно прошли испытания на практике. Для создания системы контроля параметров водных объектов, при условии выделения необходимых финансовых средств, в лаборатории готовы в короткие сроки провести полный цикл научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию подводной мониторинговой станции.

Каждая такая станция будет представлять собой автономный измерительный пост сети наблюдения, которые планируется установить в устьях крупных притоков и в других ключевых местах Амурского бассейна. При создании подводных мониторинговых станций предусмотрено внедрение целого ряда оригинальных технологических решений. Например, отличительной особенностью станций станет использование для передачи информации (управляющих команд и собранных датчиками параметров) гидроакустического канала, который можно использовать в любых погодных условиях в течение всего года.

Всё это в итоге позволит с участием научных подразделений и учёных ТОГУ создать интегрированную систему управления водными ресурсами региона и обеспечить высокую точность прогнозов любых чрезвычайных ситуаций.

А ЕСЛИ ОБЪЕДИНИТЬ УСИЛИЯ С СОСЕДЯМИ?

Как считают и проректор ТОГУ по науке профессор Сергей Бурков, и профессор Михаил Шевцов, и многие другие мои собеседники, к усилиям российским специалистов и учёных могут и должны присоединиться их коллеги из сопредельных стран, и прежде всего Китая. Ведь амурское наводнение 2013 года стало серьёзнейшим испытанием для обеих стран. Под воду полностью ушла южная, принадлежащая КНР, часть Большого Уссурийского острова, оказались затоплены многие китайские города и населённые пункты в долинах Амура, Сунгари, Уссури и других рек. Более того, соседям, в отличие от нас, не удалось избежать и значительных человеческих жертв.

Наводнение_8


– Амур для нас – общая река, – особо подчеркнул профессор Михаил Шевцов, – и положительный опыт взаимовыгодного сотрудничества уже накоплен в ходе реализации российско-китайского межправительственного соглашения «О рациональном использовании и охране трансграничных вод», которое было подписано в январе 2008 года. Кроме того, к участию в научных и природоохранных мероприятиях могут присоединиться учёные из Японии и Кореи. Ведь Амур питает Охотское и Японское моря своими водами. И от их чистоты в немалой степени зависит экологическое благополучие побережий этих стран, сохранение ценных биоресурсов Тихого океана…

Наводнение_1


Кстати, через несколько дней после общения с профессором М. Шевцовым я оказался участником беседы с одним высокопоставленным японским дипломатом. И, пользуясь возможностью, рассказал ему об этой идее профессора Шевцова и его коллег. Представитель Страны восходящего солнца не только согласился с ней, но и отметил необходимость привлечения к решению технических задач по расчистке и углублению русла Амура японских промышленных компаний, отметив, что, к примеру, соответствующая техника производится корпорацией KOMATSU, которая является партнёром Тихоокеанского государственного университета.

Остаётся надеяться, что идеи расширения международного сотрудничества в решения проблем гидрологии и экологии Амура начнут воплощаться в жизнь.

 

Александр Пасмурцев.

Фото автора, Евгении Верченовой, Вадима Пасмурцева.

Схемы и карты из Интернета 

Фотографии