Д.А. Другачук, начальник отдела информации;
И.В. Полищук, заместитель генерального директора по эксплуатации КЗС
Без сомнения, самым значимым и узнаваемым гидротехническим сооружением Санкт-Петербурга уже давно стала дамба, а точнее – Комплекс защитных сооружений города от наводнений (КЗС).
В последнее время первое место среди неблагоприятных факторов, определяющих наибольшие ущербы экономикам разных стран, заняли экстремальные внезапные наводнения. Основной причиной подобного рода катастроф является изменение климата. Так, в 2021 году стихийные бедствия в мире нанесли общий ущерб в размере 280 млрд долл., в Европе внезапные наводнения причинили ущерб в 54 млрд долл. Наводнениями было смыто большое количество зданий, нанесен серьезный ущерб инфраструктуре (системы энергоснабжения, железнодорожные пути, дороги и мосты). Погибло более 220 человек.
Во многих частях мира преобладающим фактором возникновения катастроф стали торнадо, ураганы, штормы. Самым разрушительным стихийным бедствием 2021 года стал ураган четвертой категории Ида, который 29 августа ветром и нагоном воды обрушился на Новый Орлеан со стороны Атлантического океана. Модернизированная и усиленная после урагана Катрина (2005 год) система защитных дамб выдержала штормовые волны, предотвратив более значительные потери. Но даже при этом ущерб составил 65 млрд долл. Погибло 114 человек (1) .
Самой опасной природной катастрофой 2022 года стал произошедший в сентябре штормовой нагон, вызванный ураганом пятой категории Ян. Пострадали атлантическое побережье США и западная Куба. Потери составили около 112,9 млрд долл., 132 человека погибли (2).
Рост ущербов от стихийных бедствий и природных катастроф в мире наблюдается третий год подряд и, по прогнозам экспертов по климату, продолжит расти в связи с нарастающими климатическими изменениями. Причиной тому является неуклонное повышение концентрации в атмосфере парниковых газов, и, как следствие, рост среднегодовой температуры, таяние ледников, увеличение уровня Мирового океана и неуклонный рост числа возникновения неблагоприятных погодных явлений.
По данным Росгидромета темпы роста концентрации в атмосфере двуокиси углерода и метана увеличились в 2022 году по сравнению с 2020–2021 годами и достигли очередного максимума. Увеличение концентрации за 2022 год составило 3,4–3,5 частиц на миллион, что существенно выше среднеглобальной скорости роста за предыдущие десять лет (в 2021 году увеличение составило, по данным Всемирной метеорологической организации, 2,5 частиц на миллион в год), а среднегодовые значения концентрации СО2 на территории России составили 447,5 частиц на млн (3).
Таким образом, особо актуальной задачей для многих государств, граничащих с морями и океанами, становится строительство новых, модернизация и эффективная эксплуатация действующих гидротехнических сооружений (ГТС) по защите прибрежных территорий и населения от негативного воздействия вод. Во всем мире признано, что средства, затраченные на мероприятия по предотвращению чрезвычайных ситуаций и катастроф, гораздо меньше, а их использование значительно эффективнее, чем возмещение причиненных ущербов от чрезвычайных ситуаций.
На этом фоне сложно переоценить значение Комплекса защитных сооружений СанктПетербурга для защиты пятимиллионного мегаполиса от внезапных морских нагонных наводнений. В 2023 году исполняется 12 лет с момента ввода в эксплуатацию КЗС. За прошедшие годы петербуржцы настолько привыкли к его существованию, что многие уже не задумываются о том, что ежегодно городу угрожают стремительные морские нагонные наводнения. Привычными стали новости о том, что от очередного наводнения город защитила дамба. Но на самом деле КЗС не просто дамба в Финском заливе, это сложнейший комплекс гидротехнических сооружений, не имеющий аналогов в мире по сосредоточию различных по конструкции объектов, и единственный в мире защитный барьер, функционирующий в зимних условиях при отрицательных температурах и ледяном покрове акватории.
Причиной наводнений в СанктПетербурге является сложное взаимодействие метеорологических и гидрологических процессов, возникающих в Балтийском море при активности атлантических циклонов, вследствие чего происходит образование длинной нагонной волны, которая при западных ветрах проходит через Финский залив и вызывает стремительный подъем уровня воды в устье р. Невы – нагонное наводнение в Санкт-Петербурге. За наводнение принимается подъем уровня воды выше отметки +160 см БС (Балтийской системы высот) по данным гидрологического поста «Горный институт». Более низкие подъемы уровня угрозы не представляют.
На протяжении истории Санкт-Петербург сталкивался с наводнениями более 300 раз. Город пережил три катастрофических наводнения с подъемом уровня воды выше трех метров. Каждый раз «высокая вода» причиняла городу значительный ущерб, приводила к гибели людей. Для предотвращения морских нагонных наводнений на рубеже XX–XXI веков (1979–2011 годы) в Финском заливе построено уникальное инженерное гидротехническое сооружение, предназначенное для защиты территорий и объектов от затопления, подтопления, разрушения берегов водных объектов и другого негативного воздействия вод.
КЗС расположен в Финском заливе между п. Бронка на южном берегу и п. Горская на северном. Защитные дамбы проходят через остров Котлин. Общая протяженность комплекса составляет 25,4 км. Это третье в мире по протяженности морское гидротехническое сооружение после дамбы «Сэмангым» (Южная Корея, 33,9 км, 2010 год) и дамбы «Афслейтдейк» (Нидерланды, 32,5 км, 1933 год). В состав КЗС входят:
• 11 каменно-земляных защитных дамб высотой 6,5 м и проходящая по их гребню скоростная шестиполосная автомобильная дорога (САД КЗС);
• шесть водопропускных сооружений, включающих 64 водопропускные секции длиной 24 м каждая, оснащенные сегментными затворами;
• два судопропускных сооружения: С-1 с пролетом 200 м и двустворчатым плавучим затвором и С-2 с пролетом 110 м и плоским подъемно-опускным затвором;
• глубоководный автодорожный тоннель длиной 1961 м, проходящий под судопропускным сооружением С-1;
• семь автодорожных мостов, включая мост С-2 с подъемным пролетным строением;
• проходные каналы судопропускных сооружений;
• две транспортные развязки;
• административно-технические здания и технологические сооружения;
• здание управления (ЗУ) защитными сооружениями на о. Котлин;
• питающие трансформаторные подстанции, сети кабельных линий и канализации, система экологической безопасности и многое другое.
Работоспособность, управление и контроль комплексом обеспечивают 15 автоматизированных и автоматических систем управления (АСУТП и АСУДД), управление осуществляется из центрального пульта (ЦПУ), расположенного в ЗУ.
ГТС КЗС предназначен для оказания непродолжительного воздействия на природную среду с целью противодействия опасным погодным явлениям, защиты жизни, здоровья жителей и территорий Санкт-Петербурга. Во время угрозы наводнения все водопропускные отверстия водо- и судопропускных сооружений закрываются затворами, изолируя акваторию Невской губы от Финского залива, тем самым останавливая морской нагон со стороны Балтики. Невская губа выполняет роль аккумулирующей акватории для стока р. Невы в период предотвращения наводнений.
В остальное время комплекс максимально прозрачен для перемещения водных масс и водных обитателей, тем самым снижено воздействие на природные системы Балтийского моря. Помимо двух судопропускных отверстий, специально построено шесть сложнейших водопропускных сооружений суммарным свободным водопропускным фронтом протяженностью 1536 м. Водопропускные сооружения предназначены исключительно для обеспечения полной «прозрачности» КЗС для свободного перемещения воды, льда и водных обитателей. За исключением момента предотвращения наводнений все 66 затворов КЗС постоянно открыты!
На сегодняшний день КЗС – это успешно реализованный инновационный проект современной России. За период эффективной эксплуатации комплекса в Санкт-Петербурге было предотвращено 32 морских нагонных наводнения, 13 из которых – особо опасные, с прогнозом уровня воды в центре города более +211 см БС. Наиболее значительное морское нагонное наводнение (+294 см БС), вызванное штормом Патрик, было предотвращено комплексом 26 декабря 2011 года. Такой уровень воды угрожал подтоплением 17% территории Санкт-Петербурга, включая всю его историческую часть, в том числе ряду станций метрополитена, объектам культурного наследия, садам, паркам и другим инфраструктурным городским объектам, нес реальную угрозу жизни тысячам горожан. Такое наводнение могло повторить ущерб, нанесенный городу четвертым по уровню наводнением, произошедшим 15 октября 1955 года (+293 см БС).
С 2011-го по 2023 год (включительно) благодаря работе Комплекса защитных сооружений, по оценкам экспертов, предотвращен потенциальный материальный ущерб от морских наводнений в размере более 128 млрд рублей. Средства, вложенные Правительством России в строительство КЗС, в полном объеме окупились за первые 10 лет эксплуатации.
Анализ опыта эксплуатации КЗС Санкт-Петербурга и гидрологический мониторинг акватории восточной части Финского залива подтверждают неблагоприятную тенденцию по изменению климатических условий и усилению угрозы нагонных наводнений. Так, до момента ввода в эксплуатацию КЗС в Санкт-Петербурге за период 1703–2011 годов было зафиксировано 308 наводнений. За 12 лет эксплуатации КЗС предотвратил 32. Учитывая эти данные, можно сделать вывод о том, что частота возникновения наводненческих ситуаций в последнее время увеличилась более чем в 2,6 раза. Вместе с тем происходит смещение «сезона» наводнений с осеннего в зимний период. 18 наводнений предотвращено комплексом в декабре–феврале, два наводнения – в марте.
При составлении технического проекта строительства КЗС в 1970-е годы была научно обоснована процентная обеспеченность максимальных уровней воды в Санкт-Петербурге при эксплуатации ГТС. Обеспеченность в 10%, или один раз в 10 лет, составляет возможный подъем уровня воды в устье р. Невы до критериев «особо опасного» наводнения (+211 – +299 см БС). Анализируя статистику остановленных наводнений, стоит обратить внимание на количество предотвращенных за 12 лет особо опасных наводнений – 13. То есть частота возникновения особо опасных наводнений увеличилась в 10 раз!
Самыми разрушительными для Санкт-Петербурга являлись катастрофические наводнения 1824 года (+421 см БС) и 1924 года (+380 см БС), обеспеченность которых составляет 1%, или один раз в 100 лет. Эти данные подтверждают столетнюю цикличность природно-климатических факторов, вызывающих катастрофический подъем воды в реках и каналах города. В настоящее время мы вплотную приближаемся к вероятному столетнему катастрофическому наводнению.
КЗС построен с нормативным сроком эксплуатации продолжительностью до ста лет. В комплекс заложен достаточный запас прочности, практически все элементы конструкции ГТС полностью пригодны для ремонта и обслуживания. Залогом успешного предотвращения морских нагонных наводнений являются мониторинг состояния элементов конструкции, своевременное проведение всего комплекса плановых регламентных и ремонтно-восстановительных работ, проведение испытаний. При регулярном финансировании в плановых объемах комплекс прослужит еще не одно десятилетие. Ведь впереди еще много работы – природа не прекратит попыток затопить Санкт-Петербург, а в связи с изменением климата таких попыток будет больше, но все нагонные волны остановит Комплекс защитных сооружений!
Примечания
(1, 2) Согласно аналитической справке одной из крупнейших страховых компаний Munich RE.
(3) Доклад Росгидромета об особенностях климата в России в 2022 году.
