Су тасқыны және оның салдары

Кіріспе

Су ағып кету, әдетте құрғақ жерді басу

Су тасқыны – судың (немесе сирек кездесетін басқа сұйықтықтардың) құрғақ жерді басуы. «Ағын су» мағынасында қолданылғанда, бұл термин таяп судың келуіне де қатысты болуы мүмкін. Су тасқыны ауыл шаруашылығы, азаматтық инженерия және халық денсаулығы салаларында маңызды мәселе болып табылады. Адамның қоршаған ортаға тигізетін өзгерістері су тасқынының қарқындылығы мен жиілігін көбінесе арттырады. Мұндай өзгерістердің мысалдары – орманды жою, батпақты жерлерді құрғату, су жолдарының бағытын өзгерту немесе бөгеттер сияқты су тасқынын бақылау шаралары. Жалпы экологиялық мәселелер де су тасқынының себептеріне әсер етеді, атап айтқанда, климаттың өзгеруі су айналымын күшейтеді және теңіз деңгейінің көтерілуіне алып келеді. Мысалы, климаттың өзгеруі ауа райының экстремалды құбылыстарын жиілетеді және күшейтеді, бұл су тасқынының күшін арттырып, су басу қаупін ұлғайтады. Су тасқынының түрлеріне жазықтық су басу, өзен су басу, жағажай су басу және қалалық су басу жатады. Сонымен қатар, суды әдейі түрде құрғақ қалған жерге бағыттап тасу мүмкін. Бұл шара ауыл шаруашылығы, әскери мақсаттар үшін немесе өзендерді басқаруға қатысты болуы мүмкін. Мысалы, көптеген елдерде сулы күріш өсіру үшін күріш алқаптарын дайындау кезінде ауыл шаруашылығы су тасқынына тап болуы мүмкін. Су тасқыны өзен, көл немесе мұхит сияқты су қоймаларынан судың асып кетуі нәтижесінде пайда болуы мүмкін. Мұндай жағдайларда су бөгеттерден асып түседі немесе оларды бұзып, әдеттегі шекарасынан шығып кетеді. Су тасқыны ылғалды топырақта жаңбыр суының жиналуынан да туындауы мүмкін, мұндай жағдай жер бетін су басу деп аталады. Көлдің немесе басқа су қоймасының көлемі жауын-шашынның маусымдық өзгеруіне және қардың еруіне байланысты табиғи түрде өзгеріп отырады. Алайда, мұндай көлемдегі өзгерістер мүлікті су басуға немесе үй жануарларын қырып жіберуге әкелмесе, су тасқыны деп есептелмейді. Өзендерде су тасқыны өзен арнасының сыйымдылығын асып кеткенде, әсіресе су жолындағы қисықтарда немесе иілімдерде пайда болуы мүмкін. Су тасқыны үйлер мен кәсіпорындарға зиян келтіруі мүмкін, егер олар өзендердің табиғи су тасқынына ұшырайтын аймақтарында орналасқан болса. Адамдар өзендерден алыстап, су тасқынының зиянынан сақтануы мүмкін. Алайда, көптеген елдерде адамдар дәстүрлі түрде өзендердің жанында өмір сүріп, жұмыс істейді, себебі жер тегіс және құнарлы болады. Сонымен қатар, өзендер сауда-саттық пен өнеркәсіпке қолайлы жағдай жасайды. Су тасқыны мүлікке зиян келтіруден басқа, қосалқы салдарларға да әкелуі мүмкін. Олардың ішінде су арқылы таралатын және жұмырқа салатын (мысалы, маса арқылы таралатын) аурулардың таралуының күшеюі қысқа мерзімді салдарларға жатады. Су тасқыны тұрғындардың ұзақ мерзімді қоныс аударуына да себеп болуы мүмкін. Су тасқыны гидрология және гидротехника ғылымдарының зерттеу саласы болып табылады.

A flood is an overflow of water (or rarely other fluids) that submerges land that is usually dry. In the sense of "flowing water", the word may also be applied to the inflow of the tide. Floods are of significant concern in agriculture, civil engineering and public health. Human changes to the environment often increase the intensity and frequency of flooding. Examples for human changes are land use changes such as deforestation and removal of wetlands, changes in waterway course or flood controls such as with levees. Global environmental issues also influence causes of floods, namely climate change which causes an intensification of the water cycle and sea level rise. For example, climate change makes extreme weather events more frequent and stronger. This leads to more intense floods and increased flood risk. The types of floods include areal flooding, riverine flooding, coastal flooding and urban flooding. There is also the intentional flooding of land that would otherwise remain dry. This may take place for agricultural, military, or river management purposes. For example, agricultural flooding may occur in preparing paddy fields for the growing of semi aquatic rice in many countries. Flooding may occur as an overflow of water from water bodies, such as a river, lake, or ocean. In these cases, the water overtops or breaks levees, resulting in some of that water escaping its usual boundaries. Flooding may also occur due to an accumulation of rainwater on saturated ground. This is called an areal flood. The size of a lake or other body of water naturally varies with seasonal changes in precipitation and snow melt. Those changes in size are however not considered a flood unless they flood property or drown domestic animals. Floods can also occur in rivers when the flow rate exceeds the capacity of the river channel, particularly at bends or meanders in the waterway. Floods often cause damage to homes and businesses if these buildings are in the natural flood plains of rivers. People could avoid riverine flood damage by moving away from rivers. However, people in many countries have traditionally lived and worked by rivers because the land is usually flat and fertile. Also, the rivers provide easy travel and access to commerce and industry. Flooding can damage property and also lead to secondary impacts. These include in the short term an increased spread of waterborne diseases and vector bourne disesases, for example those diseases transmitted by mosquitos. Flooding can also lead to long term displacement of residents. Floods are an area of study of hydrology and hydraulic engineering.

Аумақтық су басу

Су тасқыны жазық немесе көлденеңі аз жерлерде жаңбыр немесе қар ерігеннен кейін судың сіңуіне немесе ағып кетуіне қарағанда жылдамрақ толуынан пайда болады. Артық су жиналады, кейде қауіпті деңгейге жетеді. Жер бетінің топырағы толып, сіңуді тоқтатуы мүмкін, әсіресе су асты деңгейі төмен болса, мысалы, су тасқыны алабында, немесе бір немесе бірнеше дауылдың нәтижесіндегі қарқынды жаңбырдан. Мұзды жер, тас, бетон, төселген жер немесе шатырлар арқылы сіңу өте баяу немесе мүлдем болмайды. Аумақтық су басу, су тасқыны алабы сияқты жазық жерлерде және өзен арнасына тікелей қосылмаған жергілікті ойыстарда басталады, себебі жер бетімен ағын жылдамдығы жер бетінің көлбеулігіне байланысты. Жабық алаптарда жауын-шашын буланудан асып кеткен кезде су тасқыны болуы мүмкін.

Өзен су басуы

Су тасқыны барлық типтегі өзендер мен арналарда болады – ылғалды аймақтардағы ең кішкентай, уақытша ағындардан бастап, құрғақ климаттағы әдетте құрғақ арналарға дейін, тіпті әлемдегі ең үлкен өзендерде де. Егістік жерлерге су ағарда, лайлы су тасқыны туындауы мүмкін, онда шөгінділер ағынмен бірге қабылданып, ерітілген заттар немесе төсек жүгі ретінде тасымалданады. Жергілікті су тасқынына жер сілкінісі, мұз, құламалар немесе сусар бөгеттері сияқты дренаждың кедергілері себеп болуы немесе оны күшейте алуы мүмкін. Ірі су айдындары бар үлкен өзендерде баяу көтерілетін су тасқыны жиі кездеседі. Ағынның артуына ұзаққа созылған жаңбыр, қардың жылдам еруі, муссон немесе тропикалық циклон себеп болуы мүмкін. Дегенмен, ірі өзендер құрғақ климат аймақтарында да жылдам су тасқынына ұшырауы мүмкін, себебі олардың кең алабы бар, бірақ өзен арналары шағын болуы мүмкін, ал алаптың кішігірім бөліктерінде жауын-шашын өте қарқынды болуы мүмкін. Шағын өзендерде, тік жарлары бар өзендерде, ұзындығының көп бөлігі өткірпейтін жерлер арқылы ағатын өзендерде немесе әдетте құрғақ арналарда жылдам су тасқыны, соның ішінде кенеттен болатын су тасқыны жиі болады. Мұның себебі жергілікті конвективті жауын-шашын (күшті дауылдар) немесе бөгет, жер сілкінісі немесе мұздық артында пайда болған жоғарыдағы су қоймасынан кенеттен су шығуы болуы мүмкін. Бірде жексенбі күні түстен кейін танымал сарқырамадағы тар шатқалда суға түсіп ойнап жүрген сегіз адам кенеттен су тасқынынан қаза тапты. Жаңбыр жауған жоқ, бірақ су ағыны бір минут ішінде шамамен көбейді. Сол жерде бір апта ішінде екі үлкен су тасқыны болды, бірақ сол күндері сарқырамада ешкім болған жоқ. Қайғылы су тасқыны су жинау алабының бір бөлігінде болған найзағайдан туындады, онда тік, жалаңаш тас беткейлер көп, ал жұқа топырақ қаныққан еді. Кенеттен болатын су тасқыны құрғақ аймақтардағы әдетте құрғақ арналарда ең көп кездесетін су тасқыны түрі, АҚШ-тың оңтүстік-батысында "арройос" деп, ал басқа жерлерде әртүрлі атаулармен белгілі. Ондай жағдайда, алғашқы су тасқыны құмды арнаны ылғалдағаннан кейін азаяды. Сондықтан су тасқынының алдыңғы жиегі кейінгі және жоғары ағындарға қарағанда баяу жылжып, гидрографтың көтерілу кезеңі су тасқыны төмен қарай жылған сайын одан да жылдамдап өседі, ағын жылдамдығы топырақты ылғалдаудың әсері ескерілмейтіндей деңгейге жетеді.

Floods occur in all types of river and stream channels, from the smallest ephemeral streams in humid zones to normally dry channels in arid climates to the world's largest rivers. When overland flow occurs on tilled fields, it can result in a muddy flood where sediments are picked up by run off and carried as suspended matter or bed load. Localized flooding may be caused or exacerbated by drainage obstructions such as landslides, ice, debris, or beaver dams. Slow rising floods most commonly occur in large rivers with large catchment areas. The increase in flow may be the result of sustained rainfall, rapid snow melt, monsoons, or tropical cyclones. However, large rivers may have rapid flooding events in areas with dry climates, since they may have large basins but small river channels, and rainfall can be very intense in smaller areas of those basins. Rapid flooding events, including flash floods, more often occur on smaller rivers, rivers with steep valleys, rivers that flow for much of their length over impermeable terrain, or normally dry channels. The cause may be localized convective precipitation (intense thunderstorms) or sudden release from an upstream impoundment created behind a dam, landslide, or glacier. In one instance, a flash flood killed eight people enjoying the water on a Sunday afternoon at a popular waterfall in a narrow canyon. Without any observed rainfall, the flow rate increased from about in just one minute. Two larger floods occurred at the same site within a week, but no one was at the waterfall on those days. The deadly flood resulted from a thunderstorm over part of the drainage basin, where steep, bare rock slopes are common and the thin soil was already saturated. Flash floods are the most common flood type in normally dry channels in arid zones, known as arroyos in the southwest United States and many other names elsewhere. In that setting, the first flood water to arrive is depleted as it wets the sandy stream bed. The leading edge of the flood thus advances more slowly than later and higher flows. As a result, the rising limb of the hydrograph becomes ever quicker as the flood moves downstream, until the flow rate is so great that the depletion by wetting soil becomes insignificant.

Жағалаудағы су басу

Жағалау аймақтары жоғары толқынмен және теңіздегі үлкен толқындармен қатарласып, дауылдық толқындардың салдарынан су басу қаупі бар, бұл жағдайда толқындар су тасқынынан қорғау құрылыстарын жоғалынан асып кетеді немесе ерекше жағдайларда цунами немесе тропикалық дауылдарға әкелуі мүмкін. Тропикалық немесе экстратропикалық дауылдардан туындаған дауылдық толқын осы санатқа жатады. Дауылдық толқын – "болжамдалған астрономиялық толқындардан өзгеше, дауылдың салдарынан судың қосымша көтерілуі". Климаттың өзгеруінің (мысалы, теңіз деңгейінің көтерілуі және қалыпты емес ауа райы құбылыстарының жиілеуі) және жағалау аймақтарында тұратын халықтың артуы салдарынан, жағалаудағы су тасқынынан келтірілген зиян күшейіп, көбірек адамдарға әсер етеді. Эстуарийлердегі су тасқыны көбінесе желдің әсерінен туындаған дауылдық толқындар, төменгі барометриялық қысым және үлкен толқындардың өзеннің жоғары ағысынан келетін су ағынымен қосылуынан болады.

Қасақана су тасқыны

Егер жер құрғақ қалса, онда оны ауыл шаруашылығы, әскери немесе өзендерді басқару мақсатында қасақана су басу мүмкін. Бұл – гидроинженерлік саласының бір түрі. Көптеген елдерде жартылай сулы күріш өсіру үшін күріш алқаптарын дайындау кезінде ауыл шаруашылығы мақсатында су тасқыны жасалуы мүмкін. Өзендерді басқару үшін су тасқыны, өзеннің тасқын кезеңінде, құрбан етілген аймақтардан құндырақ саналатын аймақтардан жоғарыдағы суды бұрып жіберу арқылы жасалуы мүмкін. Мұндай шара уақытша немесе тұрақты болуы мүмкін, мысалы, Нидерландтағы жағалаулардағы қасақана төмендетілген учаскелерде, Солтүстік Брабанттағы Гассель мен Линден ауылдары арасындағы Мез өзенінің сол жағалауындағы Берзе Оверлат сияқты. Әскери су басу жаудың қозғалысын қиындататын кедергі тудырады. Бұл шабуылдық және қорғаныс мақсатында да қолданылуы мүмкін. Сонымен қатар, қолданылатын әдістер гидроинженерлік екендігін ескере отырып, бақыланатын және бақыланбайтын су тасқыны арасында ажырату пайдалы. Бақыланатын су тасқынының мысалдары Нидерландтағы Нидерланд Республикасы мен оның мұрагер мемлекеттерінде, сондай-ақ екі Голландиялық су желісінде, Амстердам бекінісінде, Фризия су желісінде, Ийссель желісінде, Пел-Раам желісінде және Греббе желісінде кездеседі. Әскери су тасқыны бақыланатын болып есептелуі үшін, азаматтық халықтың мүдделерін ескеруі керек, оларға уақтылы эвакуация жасауға мүмкіндік беруі, су тасқынын кері қайтаруға болатындығын қамтамасыз етуі, сондай-ақ су тасқынының зиянды экологиялық әсерін азайтуға тырысуы керек. Су тасқыны ұзаққа созылса, бұл әсер гидрогеологиялық тұрғыдан да жағымсыз болуы мүмкін. Бақыланбайтын су тасқынының мысалдары: Сегіз жылдық соғыстың басында Лейден қаласын екінші рет қоршау, Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде Изер жазығының су басуы, Вальхерен және Вирингермэрді су басу (Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде).

The intentional flooding of land that would otherwise remain dry may take place for agricultural, military or river management purposes. This is a form of hydraulic engineering. Agricultural flooding may occur in preparing paddy fields for the growing of semi aquatic rice in many countries. Flooding for river management may occur in the form of diverting flood waters in a river at flood stage upstream from areas that are considered more valuable than the areas that are sacrificed in this way. This may be done ad hoc, or permanently, as in the so called overlaten (literally "let overs"), an intentionally lowered segment in Dutch riparian levees, like the Beerse Overlaat in the left levee of the Meuse between the villages of Gassel and Linden, North Brabant. Military inundation creates an obstacle in the field that is intended to impede the movement of the enemy. This may be done both for offensive and defensive purposes. Furthermore, in so far as the methods used are a form of hydraulic engineering, it may be useful to differentiate between controlled inundations and uncontrolled ones. Examples for controlled inundations include those in the Netherlands under the Dutch Republic and its successor states in that area and exemplified in the two Hollandic Water Lines, the Stelling van Amsterdam, the Frisian Water Line, the IJssel Line, the Peel Raam Line, and the Grebbe line in that country). To count as controlled, a military inundation has to take the interests of the civilian population into account, by allowing them a timely evacuation, by making the inundation reversible, and by making an attempt to minimize the adverse ecological impact of the inundation. That impact may also be adverse in a hydrogeological sense if the inundation lasts a long time. Examples for uncontrolled inundations are the second Siege of Leiden during the first part of the Eighty Years' War, the flooding of the Yser plain during the First World War, and the Inundation of Walcheren, and the Inundation of the Wieringermeer during the Second World War).

Себептер

Су тасқынының себептері көптеген факторларға немесе олардың кез келгенінің үйлесімділігіне байланысты болады: ұзаққа созылған ауыр жаңбыр (жергілікті түрде шоғырланған немесе су жиналатын аумақта), қардың күрт еруі, судағы қатты желдер, қалыптыдан жоғары толқындар, цунамилер, сондай-ақ суды ұстап тұратын бөгеттердің, жағалауларды қорғайтын бөгеттердің, су жинағыштардың немесе басқа да құрылымдардың зақымдануы. Су тасқынын су өткізбейтін беттердің көбеюі немесе өсімдік жамылыстың азаюына себеп болатын орман өртсіздері сияқты басқа да табиғи апаттар күшейте алады, себебі өсімдіктер жаңбыр суын сіңіруге қабілетті. Жаңбыр кезінде судың бір бөлігі көлдерге немесе топыраққа сіңеді, бір бөлігі шөп пен өсімдіктерге сіңіріледі, бір бөлігі буланып кетеді, ал қалғаны жер бетімен ағыс су ретінде ағып өтеді. Су тасқыны көлдер, өзендер, топырақ және өсімдіктердің барлық суды сіңіре алмай қалған кезде пайда болады. Бұл жағдайды адамның қызметі, мысалы, табиғи түрде көп мөлшерде су сақтайтын батпақтарды кептіру және суды сіңірмейтін асфальт төсеу арқылы күшейтеді. Содан кейін су өзен арналарында тасымалдана алмайтын немесе табиғи көлдерде, тоғандарда және жасалма су қоймаларында сақталмайтын мөлшерде жерден ағып шығады. Жауын-шашынның шамамен 30 пайызы ағыс суға айналады, ал қардың еруінен бұл көрсеткіш артуы мүмкін. Өзен тасқыны көбінесе қатты жаңбырдың салдарынан болады, кейде қардың еруі де оған себепші болады. Ескертусіз немесе аз ғана ескертумен тез көтерілетін су тасқыны – топан су деп аталады. Топан сулар әдетте салыстырмалы түрде кішкентай аумақта қатты жаңбыр жауғанда немесе аймақ бұрынғы жаңбырдан қаныққан болса пайда болады. Көптеген өзендерде мерзімік су тасқыны болып тұрады, бұл су тасқыны аймағы деп аталатын айналасындағы аймақты құрайды. Жаңбыр аз болған кезде де көлдер мен шығанақтардың жағалауларын қатты желдер, мысалы, дауыл кезінде суды жағалауға соғып, су басуы мүмкін.

Көтерілу факторлары

Табиғи жауын-шашыннан және бақыланатын немесе бақыланбайтын су қоймаларынан дренаждық арнаға келіп түсетін судың мөлшері, орналасуы және уақыты төменгі ағындағы жерлердегі су ағынын анықтайды. Жауын-шашынның бір бөлігі буланып кетеді, бір бөлігі топырақ арқылы баяу сіңеді, ал кейбіреуі қар немесе мұз түрінде уақытша сақталуы мүмкін, сондай-ақ тас, тротуар, шатырлар және суға толып немесе қатып қалған жерлерден жылдам ағып кетуі мүмкін. Құрғақ, тегіс жердегі жеңіл жаңбырдың дренаждық арнаға жеткен жауын-шашынның үлесі нөлге жуық болса, ал жиналған қардың үстіне жауған жылы жаңбыр үшін 170 пайызға дейін жетеді. Көптеген жауын-шашын тіркелмелері белгілі бір уақыт аралығында алынған судың өлшенген тереңдігіне негізделген. Қызығушылық тудыратын жауын-шашын шегінің жиілігін анықтау үшін, бақылаулардың барлық кезеңінде осы шектен асып түсетін өлшемдердің саны ескеріледі. Жеке деректер нүктелері әрбір өлшенген тереңдікті бақылаулар арасындағы уақыт аралығына бөлу арқылы қарқындылыққа айналдырылады. Жаңбыр оқиғасының ұзақтығы белгіленген уақыт аралығынан қысқа болса, бұл қарқындылық нақты ең жоғары қарқындылықтан төмен болады. Конвективтік жауын-шашын (грозалар) орографиялық жауын-шашынға қарағанда қысқа мерзімді дауылдарды тудыруға бейім. Жаңбырдың ұзақтығы, қарқындылығы және жиілігі су тасқынын болжауда маңызды. Ұзақ мерзімді жауын-шашын шағын су жинау алаптарында су басуға байланысты маңыздырақ. Су тасқынының мөлшерін анықтаудағы ең маңызды фактор – су жинау алабының қызығушылық аймағынан жоғары орналасқан жер аумағы. Жаңбырдың қарқындылығы 30 шаршы мильден (78 км²) кіші су жинау алаптары үшін екінші маңызды фактор болып табылады. Басты арнаның еңісі үлкен су жинау алаптары үшін екінші маңызды фактор болып табылады. Арнаның еңісі мен жаңбырдың қарқындылығы кіші және үлкен су жинау алаптары үшін үшінші маңызды факторлар болып табылады. Концентрация уақыты – су жинау аймағының ең алыс нүктесінен дренаждық арнаның су тасқынын бақылайтын нүктесіне су ағынының жетуіне қажетті уақыт. Концентрация уақыты қызығушылық аймағы үшін жаңбырдың ең көп қарқындылығының маңызды ұзақтығын анықтайды. Күшті жаңбырдың критикалық ұзақтығы шатырлар мен тұрақтардың дренаждық құрылымдары үшін бірнеше минутты құраса, ал өзен алаптары үшін бірнеше күн бойы жиналған жаңбыр маңызды болады.

The amount, location, and timing of water reaching a drainage channel from natural precipitation and controlled or uncontrolled reservoir releases determines the flow at downstream locations. Some precipitation evaporates, some slowly percolates through soil, some may be temporarily sequestered as snow or ice, and some may produce rapid runoff from surfaces including rock, pavement, roofs, and saturated or frozen ground. The fraction of incident precipitation promptly reaching a drainage channel has been observed from nil for light rain on dry, level ground to as high as 170 percent for warm rain on accumulated snow. Most precipitation records are based on a measured depth of water received within a fixed time interval. Frequency of a precipitation threshold of interest may be determined from the number of measurements exceeding that threshold value within the total time period for which observations are available. Individual data points are converted to intensity by dividing each measured depth by the period of time between observations. This intensity will be less than the actual peak intensity if the duration of the rainfall event was less than the fixed time interval for which measurements are reported. Convective precipitation events (thunderstorms) tend to produce shorter duration storm events than orographic precipitation. Duration, intensity, and frequency of rainfall events are important to flood prediction. Short duration precipitation is more significant to flooding within small drainage basins. The most important upslope factor in determining flood magnitude is the land area of the watershed upstream of the area of interest. Rainfall intensity is the second most important factor for watersheds of less than approximately 30 square miles (78 km2). The main channel slope is the second most important factor for larger watersheds. Channel slope and rainfall intensity become the third most important factors for small and large watersheds, respectively. Time of Concentration is the time required for runoff from the most distant point of the upstream drainage area to reach the point of the drainage channel controlling flooding of the area of interest. The time of concentration defines the critical duration of peak rainfall for the area of interest. The critical duration of intense rainfall might be only a few minutes for roof and parking lot drainage structures, while cumulative rainfall over several days would be critical for river basins.

Бір кездейсоқтық

Су тасқынының аса ауыр салдары көбінесе бірдей уақытта болатын жағдайлардың нәтижесінде туындайды, мысалы, тым күшті, жылы жаңбырдың қардың көп қабатын ерітіп жіберуі, су арналарында мұз кедергілерін жасауы және бобёр бөгеттері сияқты шағын тоғандарды босатуы. Бір мезгілде орын алатын оқиғалар, тосқауылсыз су ағын арналарында ағып жатқан жауын-шашын суын ғана ескеретін қарапайым статистикалық болжам модельдерінен күтілгенге қарағанда, кең аумақты су тасқынының жиілеуіне себеп болуы мүмкін. Су арнасының геометриялық пішінінің өзгеруі, қатты ағын ағаштарды тамырынан жұлып алып, су тасқынынан зақымданған құрылыстар мен көлік құралдарын, соның ішінде қайықтар мен теміржол жабдықтарын жылжытқанда жиі кездеседі. 2010-11 жылдарғы Квинслендтегі су тасқыны кезіндегі жаңағы жердегі өлшемдер көрсеткендей, ағын жылдамдығына, су тереңдігіне немесе нақты импульске ғана негізделген ешқандай өлшем, жылдамдық пен су тереңдігінің өзгеруінен туындаған қауіптерді ескере алмайды. Бұл мәселелер ағынмен бірге келетін үлкен қалдықтардың тудыратын қауіптерін де назарға алмайды.

Теріс әсерлер

Су тасқыны да зор құрылыс бұзу күшіне ие. Су ағар кезде ол көпірлер, құрылыстар, үйлер, ағаштар және автомобильдер сияқты түрлі ғимараттар мен заттарды қиратуға қабілетті. Су тасқыны салдарынан экономикалық, әлеуметтік және табиғи ортаға зиян келтіруі жиі кездеседі, ал су тасқынының осы салаларға тигізетін әсері өте ауыр болуы мүмкін. Су тасқыны қаупі – бұл нақты қауіптер мен осалдық деңгейіне байланысты су тасқынының жеке адамдарға, мүлікке және табиғи ландшафтқа төндіретін қаупі ретінде анықталады. Су тасқыны қаупінің масштабы қолданылатын және іске асырылатын жеңілдету шараларының түрлеріне әсер етеді. Су тасқыны адамзат қоғамына қатты нұқсан келтіруі мүмкін. Әлем бойынша су тасқынының жиілігі мен күші артып, қоғамға келетін шығындар да өсуде. Көптеген ірі қалалар мен ауыл шаруашылығы аймақтары су тасқынына бейімді жазықтарға орналасқан. Климаттың өзгеруіне байланысты жағалау және өзен су тасқынының қаупі күшейеді. Ірі инфрақұрылымдық апаттар, әсіресе бөгеттердің құлауы салдарынан өзен су тасқыны өте қауіпті болуы мүмкін. Бұған жер сілкінісі, көшкін немесе жанартаудың атқылауынан дренаждық арналардың өзгеруі де себеп болуы мүмкін. Мысалға, су тасқыны мен лахарлар осыған жатады. Цунамилер теңіз астындағы жер сілкінісінен туындап, кең ауқымды жағалау су тасқынына әкелуі мүмкін.

Экономикалық әсері

Су тасқынының негізгі салдары – адам өмірінің жоғалуы, ғимараттар мен басқа да құрылыстарға, соның ішінде көпірлерге, кәріз жүйелеріне, жолдарға және каналдарға зиян келтіру. Су тасқынынан туындайтын экономикалық әсерлер ауыр болуы мүмкін. Осының салдарынан, әлемдегі осал топтар су тасқынынан үлкен әлеуметтік-экономикалық қауіптерге тап болады. Су тасқыны көбінесе егіс жерлерін басады, оларды өңдеуге жарамсыз етеді және егін егуге немесе жинауға мүмкіндік бермейді, бұл адамдар мен шаруашылық жануарлары үшін азық-түлік тапшылығына алып келуі мүмкін. Елдің барлық егіні су тасқынының салдарынан жойылуы да мүмкін. Кейбір ағаш түрлері тамыр жүйесінің ұзақ уақыт су астында қалуына шыдамайды. Адамдар тұратын аймақтардағы су тасқыны зардап шеккен елді мекендерге елеулі экономикалық әсер етеді. АҚШ-тағы сарапшылардың пікірінше, ылғалды жертөлелер жылжымайтын мүліктің құнын 10–25 пайызға төмендетіп, үй сатып алмаудың басты себептерінің бірі болып табылады. АҚШ Федералдық Төтенше Жағдайларды Басқару Агенттігінің (FEMA) мәліметінше, су тасқынынан кейін шағын бизнестің шамамен 40 пайызы қайта ашылмайды. АҚШ-та үйлер мен кәсіпорындарға су тасқынынан келтірілген зиянды өтеуге арналған сақтандыру қызметтері бар. Ауыр су тасқынынан кейін туризмнің уақытша төмендеуі, қайта құруға кеткен шығындар немесе бағаның өсуына себеп болатын азық-түлік тапшылығы сияқты экономикалық қиындықтар жиі кездеседі. Оқиғаға тап болғандарға әсер ету, әсіресе өлім-жұлым, ауыр жарақаттар мен мүліктің жоғалуы салдарынан психологиялық зақымдар тууы мүмкін.

Оң әсерлер (пайдалар)

Су тасқыны (әсіресе жиі немесе шағын су тасқыны) жер асты суларын толықтыру, топырақты құнарлы ету және кейбір топырақтардағы қоректік заттарды арттыру сияқты көптеген пайдалар әкелуі мүмкін. Су тасқыны құрғақ және жартылай құрғақ аймақтарда аса қажетті су ресурстарын қамтамасыз етеді, онда жауын-шашын жыл бойы тең бөлінбейді және шаруашылық жерлердегі зиянкестерді жояды. Таза су тасқыны өзендердегі экожүйелерді сақтауда маңызды рөл атқарады және су тасқыны далаларындағы биологиялық әртүрлілікті сақтаудың негізгі факторы болып табылады. Су тасқыны көлдер мен өзендерге қоректік заттарды таратып, бірнеше жыл бойы биомассаның артуына және балық шаруашылығының жақсаруына алып келуі мүмкін. Кейбір балық түрлері үшін су басқан далалар азырақ хищниктермен және қоректік заттардың немесе тамақтың жоғары деңгейімен шағылысу үшін өте қолайлы орын болуы мүмкін. Мысалы, көкбалық сияқты балықтар, жаңа мекендерге жету үшін су тасқынын пайдаланады. Құстар да су тасқынынан туындаған тамақ өндірісінің артуынан пайда көруі мүмкін. Су тасқыны топырақты құнарлы ету және оны қоректік заттармен қамтамасыз ету сияқты пайдалы әсерлер береді. Осы себепті, мезгіл-мезгіл су тасқыны Тигр, Евфрат, Нил, Индус, Ганг және Сары өзендер бойындағы ежелгі қауымдардың өмір сүруі үшін маңызды болды. Су электр станцияларының тиімділігі, су тасқынына бейім аймақтарда жоғары болады.

Су тасқынын бақылау

Әлемнің көптеген елдерінде су тасқынына бейім су жолдары мұқият басқарылады. Су арналарының өз жағалауларын толып кетуіне жол бермеу үшін тұтқындау бассейндері, бөгеттер, жағалауларды қорғаушы тоғандар, су қоймалары және бөгеттер сияқты қорғаныс құралдары қолданылады. Бұл қорғаныс жеткіліксіз болған жағдайда, су тасқынын тоқтату үшін құм қаптары немесе тасымалданатын үрлеу түтіктері сияқты төтенше шаралар жиі қолданылады. Жағалаудағы су тасқыны Еуропа мен Американың кейбір аймақтарында жағалауды қорғау шараларымен, мысалы, теңіз қабырғалары, жағажайды толықтыру және кедергілі аралдар арқылы шешілді. Өзендер мен ағындар маңындағы жағалау аймағында эрозияны бақылау шараларын қолдану арқылы көптеген су жолдарының ұзақ мерзімде ирелісіп кетуіне себеп болатын табиғи күштерді баяулатуға немесе кері қайтаруға тырысуға болады. Су тасқынын бақылауға арналған бөгеттер сияқты құрылыстарды салу және оларды уақыт өте келе күтіп ұстау арқылы су тасқындарының жиілігі мен ауырлығын азайтуға болады. АҚШ-тағы Инженерлер корпусы мұндай су тасқынын бақылауға арналған бөгеттер желісін күтіп ұстайды. Қалалық су тасқыны қаупі бар аймақтарда адам жасаған кәріз жүйелерін және тасқын су инфрақұрылымын жөндеу және кеңейту – бұл бір шешім. Тағы бір стратегия – көшелердегі, тұрақтардағы және ғимараттардағы су өткізбейтін беттерді табиғи су ағызу арналары, кеуекті жабындар және батқылық жерлер (жасыл инфрақұрылым немесе тұрақты қалалық су ағызу жүйелері (SUDS) деп аталатын) арқылы азайту. Су тасқынына бейім деп танылған аумақтарды, кездейсоқ су тасқынына төтеп бере алатын саябақтар мен ойын алаңдарына айналдыруға болады. Құрылыс салушылардан жаңбыр суларын учаске ішінде ұстап тұруды талап ету және ғимараттарды көтеруді, су тасқынынан қорғау қабырғаларымен және бөгеттермен қорғауды немесе уақытша су басуға төзімді болу үшін жобалауды талап ету үшін қағидалар қабылдануы мүмкін. Үй иелері өздері де шешімдерге инвестиция сала алады, мысалы, үйлерін қайта жоспарлау арқылы су ағынын ғимараттан алысқа бағыттап, жаңбыр жинағыштарын, дренаждық сорғыларды және кері клапандарды орнату. Кейбір аймақтарда белгілі бір түрлердің (мысалы, су құбыршыларының) болуы су тасқынын бақылау тұрғысынан пайдалы болуы мүмкін. Су құбыршылары бөгеттерді салады және күтіп ұстайды, бұл өзен бойымен төмен ағып келе жатқан су тасқыны толқындарының биіктігін азайтады (қатты жаңбыр кезінде) және бөгеттер маңындағы (көбінесе егістік жерлерде) шағын су тасқыны есебінен адам құрылыстарына келтірілген залалды азайтады немесе жояды. Бұдан басқа, олар жануарлар дүниесін көбейтіп, ластаушы заттарды (қоқыс, тыңайтқыштар, сұйық нанғыштар) сүзіп тазартады.

In many countries around the world, waterways prone to floods are often carefully managed. Defenses such as detention basins, levees, bunds, reservoirs, and weirs are used to prevent waterways from overflowing their banks. When these defenses fail, emergency measures such as sandbags or portable inflatable tubes are often used to try to stem flooding. Coastal flooding has been addressed in portions of Europe and the Americas with coastal defenses, such as sea walls, beach nourishment, and barrier islands. In the riparian zone near rivers and streams, erosion control measures can be taken to try to slow down or reverse the natural forces that cause many waterways to meander over long periods of time. Flood controls, such as dams, can be built and maintained over time to try to reduce the occurrence and severity of floods as well. In the United States, the U. S. Army Corps of Engineers maintains a network of such flood control dams. In areas prone to urban flooding, one solution is the repair and expansion of human made sewer systems and stormwater infrastructure. Another strategy is to reduce impervious surfaces in streets, parking lots and buildings through natural drainage channels, porous paving, and wetlands (collectively known as green infrastructure or sustainable urban drainage systems (SUDS)). Areas identified as flood prone can be converted into parks and playgrounds that can tolerate occasional flooding. Ordinances can be adopted to require developers to retain stormwater on site and require buildings to be elevated, protected by floodwalls and levees, or designed to withstand temporary inundation. Property owners can also invest in solutions themselves, such as re landscaping their property to take the flow of water away from their building and installing rain barrels, sump pumps, and check valves. In some areas, the presence of certain species (such as beavers) can be beneficial for flood control reasons. Beavers build and maintain beaver dams which will reduce the height of flood waves moving down the river (during periods of heavy rains), and will reduce or eliminate damage to human structures, at the cost of minor flooding near the dams (often on farmland). Besides this, they also boost wildlife populations and filter pollutants (manure, fertilisers, slurry).

Су тасқынынан тазалау қауіпсіздігі

Су тасқынынан кейінгі тазалау шаралары жұмыскерлер мен еріктілерге қауіп тудыруы мүмкін. Мүмкін болатын қауіптер: электр тоғы, көміртек газының әсері, бұлшық-скелеттік жарақаттар, ыстық немесе суықтан стресс, көлік құралдарына байланысты қауіптер, өрт, суға бату және зиянды материалдарға ұшырау. Су тасқынынан зардап шеккен аймақтардың тұрақсыздығына байланысты, тазалау жұмысына қатысушылар кескілеген, өткір сынықтарға, тасқын суындағы биологиялық қауіптерге, ашық электр сымдарына, қанға немесе басқа дене сұйықтықтарына, сондай-ақ жануарлар мен адам денелерінің қалдықтарына кездесуі мүмкін. Су тасқынына дайындық және оған ден қою кезінде, басшылар жұмыскерлерге қатты бас киім, қорғау көзілдірігі, ауыр жұмыс қолғаптары, құтқару жилеттері және темір ұшы мен табаны бар, су өткізбейтін етік беріледі.

Математикалық модельдер мен компьютерлік құралдар

Ағынды ағыстағы жылдық ең жоғары ағындылық сериясын статистикалық тұрғыдан талдау арқылы 100 жылдық су тасқынын және басқа да қайталану аралықтарының су тасқынын бағалауға болады. Гидрологиялық жағынан ұқсас аймақтағы көптеген жерлерден алынған ұқсас бағалаулар әрбір суару алабының өлшенетін сипаттамаларымен байланысты болуы мүмкін, бұл тікелей талдау үшін жеткілікті деректерсіз өзен ағыстары үшін су тасқынының қайталану аралықтарын жанама бағалауға мүмкіндік береді. Каналдың физикалық процестерінің модельдері көбінесе жақсы түсініледі және берілген канал жағдайлары мен белгіленген ағынды жылдамдығы үшін су басу тереңдігі мен ауданын есептейді, мысалы, су тасқынынан қорғану және су тасқынынан сақтандыру үшін. Керісінше, соңғы су тасқынының байқалған су басу аймағы мен каналдың жағдайын ескере отырып, модель ағындылықты есептей алады. Әр түрлі ықтимал арна конфигурациялары мен ағындылық деңгейлеріне қолданылғанда, қолжетімділік моделі өзгертілген арна үшін оңтайлы дизайнды таңдауға көмектеседі. 2015 жылдан бастап әртүрлі қолжетімділік модельдері бар, яғни 1D модельдер (арнадағы су тасқыны деңгейі) немесе 2D модельдер (су тасқыны жазығының көлемінде өлшенетін су тасқынының өзгермелі тереңдігі). HEC RAS, Гидравликалық инженерлік орталықтың моделі, ең танымал бағдарламалық жасақтамалардың бірі, себебі ол тегін қолжетімді. TUFLOW сияқты басқа модельдер 1D және 2D компоненттерін біріктіріп, өзен арналары мен бүкіл су тасқыны алабындағы су тасқынының тереңдігін анықтайды. Толық суару бассейндерінің физикалық процестерінің модельдері одан да күрделі. Көптеген процестер белгілі бір нүктеде немесе шағын аумақта жақсы түсінілсе де, басқалары барлық масштабтарда нашар түсініледі, ал қалыпты немесе экстремалды климаттық жағдайларда процестердің өзара әрекеттесуі белгісіз болуы мүмкін. Бассейндік модельдер әдетте жер бетінің процестік компоненттерін (арнаға қанша жаңбыр немесе қар еріуі жетеді) бірнеше модельдермен біріктіреді. Мысалы, бассейн моделі 100 жылдық дауылдан туындайтын ағынды гидрографты есептей алады, бірақ дауылдың қайталану аралығы байланысты су тасқынымен сирек тең болады. Бассейндік модельдер су тасқынын болжау мен ескертуде, сондай-ақ жер пайдаланудың өзгеруі мен климаттың өзгеруінің әсерін талдауда жиі қолданылады. АҚШ-та гидрологиялық компьютерлік модельдеуге интеграцияланған тәсіл АҚШ Геологиялық зерттеулер қызметінің (USGS), әртүрлі кооперативтік бақылау желілерінің, әртүрлі автоматтандырылған ауа райы сенсорларының, NOAA Ұлттық операциялық гидрологиялық қашықтан зондтау орталығының (NOHRSC), әртүрлі гидроэлектр компанияларының және т.б. деректерін, күтілетін жауын-шашын және/немесе қардың еруі туралы сандық жауын-шашын болжамымен (QPF) біріктіріп, күнделікті немесе қажет болған жағдайда гидрологиялық болжамды жасауға мүмкіндік береді. Әлемнің кез келген жеріндегі пайдаланушылар GFMS-ті өз аймақтарында су тасқыны қашан болатынын анықтау үшін пайдалана алады. GFMS NASA Жерді бақылау спутниктері мен "Global Precipitation Measurement" спутнигінің жауын-шашын деректерін пайдаланады. Жауын-шашынның GPM деректері өсімдік жамылғысын, топырақ түрін және жер бедерін қамтитын жер бетінің моделімен біріктіріледі, бұл қанша су топыраққа сіңетінін және қанша су өзен ағынына қосылатынын анықтауға көмектеседі. Пайдаланушылар жауын-шашын, өзен ағыны, су тереңдігі және су тасқыны туралы статистиканы әр 3 сағат сайын, 12 шақырымдық әр нүктеде әлемдік картада көре алады. Бұл параметрлер бойынша болжам 5 күнге жасалады. Пайдаланушылар су тасқыны карталарын (сумен қамтылған деп есептелген аумақтар) 1 шақырымдық ажыратылыммен көруге болады.

A series of annual maximum flow rates in a stream reach can be analyzed statistically to estimate the 100 year flood and floods of other recurrence intervals there. Similar estimates from many sites in a hydrologically similar region can be related to measurable characteristics of each drainage basin to allow indirect estimation of flood recurrence intervals for stream reaches without sufficient data for direct analysis. Physical process models of channel reaches are generally well understood and will calculate the depth and area of inundation for given channel conditions and a specified flow rate, such as for use in floodplain mapping and flood insurance. Conversely, given the observed inundation area of a recent flood and the channel conditions, a model can calculate the flow rate. Applied to various potential channel configurations and flow rates, a reach model can contribute to selecting an optimum design for a modified channel. Various reach models are available as of 2015, either 1D models (flood levels measured in the channel) or 2D models (variable flood depths measured across the extent of a floodplain). HEC RAS, the Hydraulic Engineering Center model, is among the most popular software, if only because it is available free of charge. Other models such as TUFLOW combine 1D and 2D components to derive flood depths across both river channels and the entire floodplain. Physical process models of complete drainage basins are even more complex. Although many processes are well understood at a point or for a small area, others are poorly understood at all scales, and process interactions under normal or extreme climatic conditions may be unknown. Basin models typically combine land surface process components (to estimate how much rainfall or snowmelt reaches a channel) with a series of reach models. For example, a basin model can calculate the runoff hydrograph that might result from a 100 year storm, although the recurrence interval of a storm is rarely equal to that of the associated flood. Basin models are commonly used in flood forecasting and warning, as well as in analysis of the effects of land use change and climate change. In the United States, an integrated approach to real time hydrologic computer modelling uses observed data from the U. S. Geological Survey (USGS), various cooperative observing networks, various automated weather sensors, the NOAA National Operational Hydrologic Remote Sensing Center (NOHRSC), various hydroelectric companies, etc. combined with quantitative precipitation forecasts (QPF) of expected rainfall and/or snow melt to generate daily or as needed hydrologic forecasts. Users anywhere in the world can use GFMS to determine when floods may occur in their area. GFMS uses precipitation data from NASA's Earth observing satellites and the Global Precipitation Measurement satellite, "GPM". Rainfall data from GPM is combined with a land surface model that incorporates vegetation cover, soil type, and terrain to determine how much water is soaking into the ground, and how much water is flowing into streamflow. Users can view statistics for rainfall, streamflow, water depth, and flooding every 3 hours, at each 12 kilometer gridpoint on a global map. Forecasts for these parameters are 5 days into the future. Users can zoom in to see inundation maps (areas estimated to be covered with water) in 1 kilometer resolution.

Су тасқыны туралы ескертулер мен болжаулар

Су тасқынының алдын ала болжануы, сақтық шараларын қабылдауға және адамдарды ескертуге мүмкіндік береді, осылайша олар су тасқыны жағдайларына дайындалуларына болады. Мысалы, фермерлер малдарды су жиналатын төмен жатқан жерлерден шығарып ала алады, ал коммуналдық қызметтер қажет болған жағдайда қызметтерді қайта бағыттау үшін төтенше шаралар қолдана алады. Төтенше жағдайлар қызметтері де төтенше жағдайлар туындағанда дереу жауап беру үшін жеткілікті ресурстарды алдын ала дайындауға шаралар қабылдауы мүмкін. Адамдар су басу қаупі бар аймақтардан эвакуациялана алады. Су арналары бойынша су тасқынын ең дәл болжау үшін, өзен ағыны мен өткен жаңбыр оқиғалары арасындағы байланысты көрсететін, ұзақ мерзімді тарихи деректер қажет. Бұл тарихи ақпаратты су жиналатын аймақтардағы көлемдік сыйымдылық туралы ақпарымен, мысалы, суқоймалардағы бос сыйымдылық, жер асты суларының деңгейі және аймақтық су жинағыштардың қанығу деңгейімен үйлестіру, су тасқынын ең дәл болжау үшін қажет. Жаңбырдың радарлық бағалаулары және жалпы ауа райын болжау әдістері де жақсы су тасқыны болжамының маңызды бөліктері болып табылады. Жақсы сапалы деректер бар жерлерде су тасқынының қарқындылығы мен биіктігін жеткілікті уақыт алдынан және жоғары дәлдікпен болжауға болады. Су тасқыны болжамының нәтижесі әдетте су жолының маңызды жерлерінде күтілетін ең жоғары су деңгейі мен оның жетіп келу уақыты болып табылады, сондай-ақ су тасқынының ықтимал статистикалық қайталану периодын есептеуге мүмкіндік береді. Көптеген дамыған елдерде су басу қаупі бар қалалар 100 жылдық су тасқынынан қорғалады – яғни, кез келген 100 жылдық кезеңде шамамен 63% ықтималдықпен болатын су тасқыны. АҚШ Ұлттық ауа райы қызметінің (NWS) Массачусетс штатының Таунтон қаласындағы Солтүстік-Шығыс өзендер болжау орталығының (RFC) мәліметінше, қалаларда су тасқынын болжау үшін, су өткізбейтін беттерде судың айтарлықтай жиналуын бастау үшін шамамен бір сағат ішінде белгілі бір мөлшерде жаңбыр жауылуы керек. Көптеген NWS RFC-лер үнемі Жедел су тасқыны туралы нұсқаулар (Flash Flood Guidance) және Бастау су тасқыны туралы нұсқаулар (Headwater Guidance) жариялайды, олар қысқа мерзім ішінде қанша жаңбыр жауып, жедел су тасқынына немесе ірі су бассейндерінде су тасқынына әкелуі мүмкін екенін көрсетеді.

Anticipating floods before they occur allows for precautions to be taken and people to be warned so that they can be prepared in advance for flooding conditions. For example, farmers can remove animals from low lying areas and utility services can put in place emergency provisions to re route services if needed. Emergency services can also make provisions to have enough resources available ahead of time to respond to emergencies as they occur. People can evacuate areas to be flooded. In order to make the most accurate flood forecasts for waterways, it is best to have a long time series of historical data that relates stream flows to measured past rainfall events. Coupling this historical information with real time knowledge about volumetric capacity in catchment areas, such as spare capacity in reservoirs, ground water levels, and the degree of saturation of area aquifers is also needed in order to make the most accurate flood forecasts. Radar estimates of rainfall and general weather forecasting techniques are also important components of good flood forecasting. In areas where good quality data is available, the intensity and height of a flood can be predicted with fairly good accuracy and plenty of lead time. The output of a flood forecast is typically a maximum expected water level and the likely time of its arrival at key locations along a waterway, and it also may allow for the computation of the likely statistical return period of a flood. In many developed countries, urban areas at risk of flooding are protected against a 100 year flood – that is a flood that has a probability of around 63% of occurring in any 100 year period of time. According to the U. S. National Weather Service (NWS) Northeast River Forecast Center (RFC) in Taunton, Massachusetts, a rule of thumb for flood forecasting in urban areas is that it takes at least of rainfall in around an hour's time in order to start significant ponding of water on impermeable surfaces. Many NWS RFCs routinely issue Flash Flood Guidance and Headwater Guidance, which indicate the general amount of rainfall that would need to fall in a short period of time in order to cause flash flooding or flooding on larger water basins.

Этимология

"Су тасқыны" сөзі көне ағылшын тіліндегі flōd сөзінен шыққан, бұл герман тілдерінде кең таралған сөз (неміс тіліндегі Flut, голланд тіліндегі vloed сөздерін "ағыс", "жүзу" сөздерімен салыстырыңыз; сондай-ақ латын тіліндегі fluctus, flumen сөздерімен де салыстырыңыз), "судың ағысы, тасқын, судың жерді басып кетуі, топан су, Нұхтың су тасқыны; су массасы, өзен, теңіз, толқын" деген мағынаны білдіреді. Көне ағылшын тіліндегі flōd сөзі протогерман тіліндегі floduz (көне фриз тілінде flod, көне норвег тілінде floð, орта голланд тілінде vloet, голланд тілінде vloed, неміс тілінде Flut және гот тілінде flodus сөздері floduz сөзінен туындаған) сөзінен шыққан.