Речной гидродинамики

8.3. Обоснование условий гидрологической
безопасности селитебных территорий с применением 
численного гидродинамического моделирования
(на примере г. Ярославль)
Городские и сельские поселения, расположенные в долинах рек в ниж-
них бьефах гидроузлов, подвергаются риску затопления в результате гидро-
динамической аварии с прорывом напорного фронта (см. Главу 7). В этом 
разделе нами будет рассмотрен г. Ярославль. расположенный на берегу 
Горьковского водохранилища (р. Волга) в нижнем бьефе Рыбинского гидро-
узла. Соответствующие расчеты зон и глубин возможного (гипотетическо-
го) затопления волной прорыва для всего города в целом были выполнены 
в 2018 году [Belikov, 2018]. Применялась современная технология числен-
ного моделирования затопления селитебных территорий природными и тех-
ногенными паводками с использованием двумерных уравнений Сен-Венана 
и детальной трехмерной цифровой модели рельефа (ЦМР). Применение 
адаптивного генератора сеток и эффективных алгоритмов распараллелива-
ния вычислений на графическом процессоре NVIDIA на основе технологии 
CUDA позволило выполнить расчеты зон и глубин затопления крупного 
города с учетом всех жилых, промышленных и дорожных сооружений, ка-
ждое из которых выделяется на сетке специальным образом. Это воспроиз-
водит картину затопления, близкую к реальности.
268
Модели мелкой воды в задачах речной гидродинамики

---

8.3.1. Общие положения
Согласно действующим нормативным документам, территории поселе-
ний, расположенных на прибрежных участках, должны быть защищены от 
затопления паводковыми водами, ветровым нагоном воды и подтопления 
грунтовыми водами – подсыпкой (намывом) или обвалованием. Отмет-
ку бровки подсыпанной территории следует принимать не менее чем на
0,5 м выше расчетного горизонта высоких вод с учетом высоты волны при 
ветровом нагоне. Превышение гребня дамбы обвалования над расчетным 
уровнем следует устанавливать в зависимости от класса сооружений со-
гласно СНиП 2.06.15 и СП 58.13330. Согласно [СП 42.13330.2011 Градо-
строительство..., 2011], за расчетный горизонт высоких вод следует при-
нимать отметку наивысшего уровня воды повторяемостью: один раз в 100 
лет – для территорий, застроенных или подлежащих застройке жилыми и 
общественными зданиями; один раз в 10 лет – для территорий парков и 
плоскостных спортивных сооружений Размещение зданий, сооружений и 
коммуникаций инженерной и транспортной инфраструктур запрещается: 
в зонах возможного затопления (при глубине затопления 1,5 м и более), не 
имеющих соответствующих сооружений инженерной защиты.
В свою очередь, селитебные территории, расположенные в поймах рек, 
оказывают существенное влияние на уровни воды и зоны затопления при 
прохождении природных и техногенных паводков, создавая дополнитель-
ные гидравлические сопротивления движению водного потока, которые 
возникают из-за обтекания различных преград. Принципиальное значение 
имеет то, что эти сопротивления, которые необходимо учитывать в расче-
тах, являются сопротивлениями формы (а не трения) и не описываются 
простыми зависимостями типа формулы Маннинга. Особенно сильное 
влияние на уровни воды и зоны затопления оказывают жилая застройка 
высокой плотности и дорожные дамбы, перегораживающие пойму в по-
перечном направлении. Если территории защищаются дамбами или под-
сыпкой, то необходимо рассчитывать максимальные отметки затопления 
с учетом стеснения потока этими сооружениями. Встречаются случаи (в 
условиях исторически сложившейся застройки), когда населенные пункты 
не имеют инженерной защиты от наводнений. Это может привести к ка-
тастрофическим последствиям (например, для г. Крымска в наводнение 
2012 года, см. раздел 8.4 монографии), поэтому необходимо уметь про-
гнозировать максимальные параметры затопления и динамику развития 
наводнения, чтобы правильно разработать планы оповещения и эвакуации 
населения.
Имеющаяся гидрологическая информация по водомерным постам 
(число которых в России в последнее время существенно сокращено) не 
позволяет в полной мере решить поставленные задачи по ряду причин: