Дождь в большом городе
Рекорды и нормы
Для начала вспомним, что метеорологи измеряют выпавшие осадки в миллиметрах слоя жидкой воды, равномерно распределенных по поверхности земли. По количеству осадки подразделяют на слабые, умеренные, сильные и очень сильные. Согласно терминологии Росгидромета дождь считается сильным, если выпадает от 15 до 49 мм, а для Черноморского побережья Кавказа - от 30 до 79 мм. Если осадков оказывается больше 50 (80) мм, то их называют очень сильными. Такое деление на градации отражает важное свойство осадков - их неравномерность.
Кроме количества, осадки характеризуются еще одним важным показателем. Метеорологи называют его интенсивностью. Это не что иное, как количество осадков за единицу времени. При слабом дожде за час выпадает всего 1-5 мм осадков. Интенсивность сильного дождя и ливня - 1 миллиметр в минуту и выше, но это далеко не предел. Рекордный показатель принадлежит тропическому ливню, который пролился в 1970 году над островом Гваделупа в Карибском море. Его интенсивность равнялась 38 миллиметрам в минуту. Это означает, что на один квадратный метр выливалось 38 литров воды за 60 секунд.
Хотя каждое лето городские потопы становятся сюжетами новостей, сильные осадки - явление все же довольно редкое. К примеру, в центральном регионе более 30 мм осадков за сутки может выпасть в среднем один раз в год. В более сухом климате Поволжья, Татарстана такие события случаются уже примерно раз в два года или даже реже. А вот в Причерноморье и предгорьях Кавказа сильные дожди выпадают намного чаще. Более 30 мм воды проливается на головы южан несколько раз в году, причем больше всего в Сочи - 12 раз. Для сравнения скажем, что осадки умеренной силы (более 10 мм) выпадают где-то в десять раз чаще.
Ну, а если говорить о рекордных осадках, то недавний московский ливень дал 92 миллиметра. Что составляет ни много ни мало 120% месячной нормы для августа. Это, безусловно, выдающееся явление для умеренной полосы, но в южных регионах России осадки бывают намного сильнее. Так 25 июня 2015 года в Сочи выпало рекордное количество дождя - 212 мм.
Самые обильные осадки на планете выпадают, как известно, в тропическом и экваториальном поясах. Самым влажным местом на Земле являются предгорья Гималаев, которые в среднем за год получают около 11500 мм воды с неба. Рекорд по количеству осадков за сутки и несколько суток принадлежит острову Реюньон. В марте 1952 году за 24 часа здесь выпало 1670 мм дождя.
Сильные осадки могут вызывать масштабные стихийные бедствия. И в этом смысле нашей стране относительно повезло. Проливные дожди на ее огромной территории случаются сравнительно редко, а тропические циклоны выходят только на тихоокеанское побережье.
В одно время с дождевым паводком в московском регионе шли проливные дожди в другой части света. На протяжении недели стихия держала в напряжении жителей американских штатов, расположенных на побережье Мексиканского залива. Больше всего от наводнения пострадала Луизиана. Местами здесь за несколько дней выпало около 700 миллиметров дождя, а это больше, чем годовая норма осадков для Москвы.
Куда уходит вода
В природе не встречается идеально ровных поверхностей, поэтому выпадающий дождь неизбежно стекает в пониженные места. Частично влага просачивается в грунт, задерживается листвой и остается в небольших впадинах и неровностях. Некоторая доля воды испаряется, а еще часть стекает по склонам в направлении низших точек рельефа и пополняет в конечном итоге реки и водоемы. Когда осадков много, реки могут выходить из берегов, и специалисты называют это дождевым паводком.
Но в городе почти всю поверхность занимают крыши, асфальтированные улицы, тротуарная плитка, которые очень плохо пропускают воду. И лишь небольшая доля приходится на газоны, парки и скверы. Поэтому вся вода почти без потерь стекает в пониженные места. И если ей некуда уходить, она будет подниматься все выше и выше.
Проиллюстрируем это с помощью несложных вычислений. Возьмем участок городской территории размером сто на сто метров, что составляет один гектар площади. Допустим, что за день над ним выпадает 10 мм осадков. Если предположить, что вода с этого участка будет стекать от краев к центру и соберется на площадке десять на десять метров, то высота слоя будет равняться уже одному метру. То есть слой воды окажется толще в сто раз. А что получится, если осадков выпадет в пять раз больше?
Единственный способ предотвращения потопов - собирать воду и отводить ее по трубам и каналам за пределы города. Система, предназначенная для этого, называется ливневой канализацией. Спроектировать ее не сложно. При наличии методики вычислений и данных метеорологических наблюдений выполнить инженерные расчеты не составляет труда. Проблема в том, что строительство ливневой канализации и поддержание ее в рабочем состоянии требует больших затрат.
Самая большая нагрузка на канализационные сети приходится во время сильных и очень сильных осадков, а также при быстром таянии снега весной. Большие объемы воды переполняют трубы и коллекторы. Особенно быстро это происходит при их засорении или при большой интенсивности дождя, когда вода просто не успевает уходить. Вот тогда-то все и вспоминают о ливневой канализации.
Немного истории
Люди научились отводить дождевую воду уже давно, наверное, одновременно с тем, как начали строить города. Например, в древнем городе Мохенджо-Даро в долине Инда уже 2600 лет до нашей эры была развитая система водоснабжения и канализации. Вода поступала в дома богатых горожан по трубам, а стоки и дождевые воды направлялись по водоводам в канавы. Известна также система отведения стоков, построенная в древнем Риме, главный канал которой назывался Cloaсa Maxima. Он существует и поныне и служит для сброса дождевых вод в Тибр. Но древние цивилизации пришли в упадок, и новый этап развития городского хозяйства начался уже на закате средневековья.
В Москве первая водосточная труба появилась в конце 14 века. В 15 веке был сделан прокоп реки Неглинной от Боровицкой башни до Москвы-реки, выкопаны несколько прудов. Все это делалось для защиты города от разливов рек и речушек, протекавших по его территории. В 1516 году на реке Неглинной был устроен каскад прудов (от Трубной площади до Александровского Сада) и сооружена первая каменная плотина. С начала 17 века в Москве стали прокладывать водоотводные и дренажные подземные трубы из дерева, камня, кирпича, керамики, позже - из чугуна.
Не так давно археологи обнаружили фрагменты старинной ливневой канализации при раскопках в Рязани. Сооружение имеет длину около 40 метров и было сложено из камня во время правления Екатерины Второй.
Городская канализация, похожая на современную, стала появляться в крупных городах Европы, Америки в 19 веке. Многие из построенных тогда систем используются и по сей день. В нашей стране массовое строительство канализационных сооружений началось в 20 веке, в основном, после Великой Отечественной войны.
День сегодняшний
Сегодня состояние ливневой канализации во многих российских городах весьма плачевное. Об этом говорят материалы журналистов и общественников, заключения экспертов. В качестве примера можно посмотреть публикации из Волгограда, Нижнего Новгорода, Екатеринбурга, Новосибирска. Трубы, проложенные еще в годы советской власти, со временем забиваются и разрушаются. Для восстановления их пропускной способности нужны значительные средства, которые на эти цели практически не выделяются. А в некоторых районах жители вообще не знают, что такое ливневка.
Кроме того, нагрузка на канализационные сети за последние десятилетия возросла очень существенно. Здесь играет роль и продолжающаяся застройка городов, и многократное увеличение числа автомобилей, и расширение заасфальтированных площадей. Поэтому помимо ремонта ливневой канализации требуется еще и ее реконструкция с учетом изменившейся городской среды. Иначе проблема отведения дождевой воды решить попросту невозможно, и каждый сильный ливень будет создавать экстренные ситуации на городских улицах.
Нетрудно представить себя картину летнего дождя в городе. По улицам текут потоки, автомобили оказываются «по уши» в воде и вот-вот научатся плавать. Пешеходных переходов не видно, автобусы стоят, вода подтапливает подземные переходы. А городские службы ждут еще такие сюрпризы, как провалы грунта, поваленные деревья, размытый асфальт.
Нужно сказать, что это проблема не только российская. Потоки дождевой воды так же текут по улицам Нью-Йорка, Парижа и других городов мира. И городским властям приходится заниматься развитием ливневой канализации. Дождевые воды не только затапливают города, они еще смывают с земли и несут с собой грязь, мусор и химикаты. Поэтому так важно, чтобы сточные воды были очищены, перед тем как попасть в реки и водоемы.
Вот несколько примеров того, как проблема дождевого стока решается в разных странах.
В канадском городе Торонто с 2003 года реализуется 25-летняя программа управления системой водоотведения. В ней делается акцент на отделение дождевых стоков от бытовых, на снижение загрязнения сточных вод и их качественную очистку перед выпуском в естественные водотоки. Большая роль отводится сознательному поведению граждан, которых призывают экономно расходовать и меньше загрязнять воду. Власти рекомендуют принимать душ вместо ванны, перекрывать воду во время бритья, устранять течи в водопроводе, подметать улицы, вместо того чтобы поливать их и т. д. Это очень напоминает советскую агитацию об экономии ресурсов. Сегодня она стала актуальной в развитых странах.
Очень серьезный подход к управлению дождевыми стоками демонстрирует Гонконг, где сильные осадки выпадают довольно часто. Защита от наводнений здесь реализуется комплексно с учетом особенностей как городских, так и сельских территорий. Для этого ведутся метеорологические наблюдения, измеряются расходы воды, выполняются гидрологические и гидравлические расчеты (на территории Гонконга находится 180 осадкомерных пунктов). Водосточные трубы, водоводы и каналы регулярно подвергаются осмотру и при необходимости чистятся. Изношенные участки ремонтируются или заменяются, вводятся в строй новые сооружения. Большое внимание уделяется предупреждению населения об угрозе наводнения.
После аномальных осадков прошедшего лета, кажется, и московские власти всерьез озаботились проблемой дождевых стоков. Такие сообщения появились в новостях в последние дни. Но ведь Москва - это еще не вся Россия...
Чего бояться и как спасаться
Дождь над городом может обернуться для жителей как мелкими неприятностями, так и серьезными авариями и даже несчастными случаями. Одно дело переходить дорогу по щиколотку в воде, и совсем другое - оказаться в затапливаемом подземном переходе. Или заехать на машине в метровой глубины лужу. В таких случаях приходится вызывать спасателей. Во время памятного августовского дождя в Москве из своих автомобилей были эвакуированы сотни водителей.
Иногда случаются и страшные трагедии. Мы помним, как в Ростове-на-Дону этим летом погибла девушка, которую поток воды затащил под автомобиль. И нередко во время дождя убийцей становится электрический ток. Проводником могут стать мокрые ветки деревьев, рекламные щиты, металлические ворота и другие предметы.
К сожалению, от попадания в такое происшествие не застрахован никто. Неосторожность, несчастный случай или чья-то халатность могут так нелепо оборвать человеческую жизнь. Конечно, невозможно помнить об опасности постоянно, но если подобные случаи всплывут в памяти в нужный момент, это может уберечь кого-то от гибели.
И, конечно, нужно прислушиваться к прогнозам погоды. Сочетание слов «сильный дождь» сразу должно приводить вас в состояние повышенной готовности. Ну, а штормовые предупреждения сегодня распространяются по всем каналам связи и даже рассылаются абонентам сотовых сетей в виде смс-сообщений. Игнорировать их просто нельзя. Возможные последствия стихия все мы хорошо себе представляем, и поэтому вполне разумно было бы к ним готовиться. В меру своих возможностей. Ничто не мешает нам приготовить зонты и непромокаемую верхнюю одежду, подумать об обуви, выделить больше времени на дорогу из-за возможных перебоев в работе транспорта. Автомобилистам стоит подобрать запасной маршрут на случай затопления улиц или вовсе не садиться за руль.
Вдобавок к этому необходимо знать меры безопасности при сильном дожде, грозе, граде и шквалистом ветре (эти явления часто наблюдаются вместе), а также при наводнении. Такие рекомендации есть на сайтах региональных подразделений МЧС, они часто озвучиваются в СМИ при сообщении об ожидаемом ухудшении погоды.
Главные правила таковы:
- Пережидать непогоду в безопасном укрытии
- Избегать подземных переходов и других пониженных участков
- Не пытаться пересекать водные преграды на автомобиле
- При резкой прибыли воды перебираться на заведомо незатопляемые участки
Иными словами, не зная броду, не суйся в воду. Народная мудрость здесь, как и во многих случаях, оказывается совершенно уместной.
