• Сегодня: Четверг, Ноябрь 23, 2017

Швейцарский опыт инженерной защиты

Швейцария обладает сложной и высокоэффективной системой управления природными рисками. Наиболее интересным аспектом швейцарской системы является приоритет оценки и зонирования рисков над структурными мерами инженерной защиты.

Введение. Особенности Швейцарии

В Швейцарии, стране с горным альпийским рельефом, крайне высока опасность широкого спектра стихийных бедствий — селей, землетрясений, наводнений, лесных пожаров, шквальных градов, оползней, камнепадов и лавин. Геологическая структура Швейцарии представляет собой результат столкновений Африканской и Европейской геологических плит. 57% территории страны лежит в Альпах, 30% на Швейцарском плато, а 13% приходится на Юрские горы.

Швейцария довольно дождливая страна — в центральном Валле выпадает 500 мм осадков в год, а на горе Сантис (кантон Санкт-Галлен) — 2500 мм в год. Существующий на сегодняшний день ландшафт страны сформировался за последние два миллиона лет. В Швейцарских Альпах многочисленные склоны подвержены малому движению, свойственному древним оползневыми механизмам постледникового периода и частым камнепадам из-за воздействия погоды и водных потоков. Более 6% территории Швейцарии (2,5 тыс. км 2) находится в зоне оползневого риска. В течение последних 30 лет оползни послужили причиной прямого финансового ущерба в размере 20 млн долларов в год и смертности — 1 человек в год1.
shveytsaria_pic3

Также значительный урон стране наносят наводнения. За последние 30 лет в 2/3 общин Швейцарии произошли наводнения, общий ущерб от которых составил 13 млрд швейцарских франков. Разрушительные наводнения 1987, 1993, 2000, 2005 и 2007 годов показали, что подобные бедствия лишь частично могут быть предотвращены принятием структурных мер (строительством дамб, резервуаров и т. п.)2.

Крупные стихийные бедствия недавнего времени показали основные слабые места в системе защиты Швейцарии от наводнений и оползней.

Основные причины значительного ущерба от стихийных бедствий сводятся к следующему:

  • интенсивное землепользование и увеличение экономической активности в зонах высоких природных рисков;
  • увеличивающаяся уязвимость зданий и инфраструктур;
  • нехватка защитных сооружений;
  • пренебрежение техническим обслуживанием имеющихся средств защиты от стихийных бедствий.

shveytsaria_pic3bУправление рисками

Федеральные законы о защите от наводнений и о лесном хозяйстве, введенные в 1991 году для борьбы с упомянутыми выше явлениями, базировались на интегрированном подходе к защите населения от природных рисков. Целью новых законов являлась защита человеческой жизни и имущества с минимальным использованием структурных мер. В расчет принималось перспективное землепользование и экологические нормы.

Управление риском становилось единым для всех видов стихийных бедствий — наводнений, оползневых процессов, камнепадов и лавин. Основными элементами планирования в управлении рисками были:

  1. Оценка рисков.
  2. Определение защитных требований.
  3. Планирование превентивных мер защиты.
  4. Создание плана действий в чрезвычайных ситуациях.

Приводимые далее примеры иллюстрируют работу с риском наводнений, однако в случае иных природных рисков процедура управления риском является аналогичной.

Оценка опасности

Мероприятия по улучшению безопасности населенных территорий могут быть успешными только в случае качественной оценки рисков. Проведенная оценка природных рисков для территории используется в ряде специфических документов для различных целей (карты опасных зон, строительные нормы, карты действий в случае чрезвычайных ситуаций, карты рисков и т. п.) (см. схему).

Согласно федеральному закону о защите от наводнений, кантоны обязаны ввести т. н. карты опасных зон для водных процессов, которые включают региональные и местные планы развития. Карты опасных зон по другим рискам были введены федеральным законом о лесном хозяйстве. Ответственность за создание карт опасных зон лежит на властях кантонов, федеральные власти субсидируют 50% стоимости их создания.

Кратко проиллюстрируем метод создания карт опасных зон в Швейцарии. «Опасность» определяется как сочетание величины потенциально возможного феномена с вероятностью его возникновения за определенный период времени на конкретной территории.

Первый шаг в создании карты обычно состоит в общем обзоре находящихся под угрозой зон на основе известных стихийных бедствий в прошлом и примитивном моделировании опасностей. Результатом первого шага является «индексная карта опасностей».


Индексная карта определяет основные зоны, используемые человеком и находящиеся под значительным риском природных бедствий. Для этих зон создается более точная оценка опасностей


shveytsaria_pic4

Более подробная оценка опасности подразумевает определение величины (потенциальной мощности) события и его частотности (вероятность наступления события за определенный период). В картах учитываются три уровня величины (высокая, средняя и низкая) и четыре степени частотности (1 раз в 30 лет, 1 раз в 100 лет, 1 раз в 300 лет, 1 раз более чем в 300 лет). Мощность потенциальных стихийных бедствий высчитывается для конкретных точек на карте с использованием как математических, так и физических моделей. Мощность возможных наводнений вычисляется исходя из возможной высоты подъема воды и скорости потока.

Основной для создания карт риска служит т. н. карта интенсивности (мощности). Интенсивность (мощность) каждого конкретного процесса описывается для каждого уровня вероятности — т. е. на карте будут обозначены рискованные зоны с вероятностями (1 раз в 30 лет, 1 раз в 100 лет и т. д.). Карты интенсивности являются крайне важными для территориального планирования и создания структурных и неструктурных защитных мер3.

Следующим шагом является классификация результатов по диаграмме мощности/вероятности, сочетающей в себе мощность (интенсивность) возможного наводнения (по мере подъема воды и скорости потока) и возможной вероятности наводнения.

На диаграмме определяются четыре уровня опасности, каждый из которых имеет цветовое обозначение. Существенному риску соответствует красный цвет, среднему — синий, низкому — желтый, а «остаточному риску» соответствует обозначение в бело-желтую полоску. Зоны, не находящиеся в зоне риска или обладающие пренебрежимо малым риском, обозначаются белым цветом.


Конечным результатом деятельности по оценке опасности является создание карт зон риска, используемых в градостроительной деятельности и строительном регулировании


shveytsaria_pic5

shveytsaria_pic5b

«Цветовые классы» являются удобным элементом для градопланирования. В «красных» зонах строительство запрещено или строго ограничено. В «синих» зонах строительство разрешено, однако применяемые строительные нормативы крайне строги. В «желтых» зонах нет никаких особых ограничений на строительство. В свою очередь «белые» участки карты подразумевают отсутствие какой-либо гидрогеологической опасности.

shveytsaria_pic7

Определение требований к защите

Требования к мерам защиты определяются на основе  решения следующих вопросов:

  • Какой уровень защиты необходим и кто отвечает за его соблюдение?
  • Какой уровень риска является терпимым?
  • Какой уровень защиты мы можем себе позволить?

Новым элементом в системе управления риском наводнений в Швейцарии после 1987 года стала концепция дифференцированных целей защиты. Установление различных уровней защиты и расчетного уровня паводка является крайне важным решением, связанным с масштабными техническими и экономическими последствиями. В прошлом создание защитных сооружений преимущественно базировалось на оценке возможности наводнения в период 100 лет. В настоящее время используется концепция дифференцированных целей защиты, согласно которой уровень защиты зданий и территорий выбирается исходя из важности и стоимости объектов при одновременном учете риска стихийного бедствия4.

shveytsaria_pic9В Швейцарии не слишком широко распространены карты риска наводнений, однако качественная и полуколичественная оценка риска используется в картах землепользования — за счет наложения описанных выше классов риска на различные экономические зоны на карте. Важным инструментом для управления рисками служат также карты дефицита безопасности, указывающие на объекты и территории, не обладающие достаточной защитой.

Планирование превентивных мер

Защитные меры должны быть тщательно спланированы и оценены. В швейцарской системе защиты от природных рисков первый приоритет отдается качественной эксплуатации имеющихся средств инженерной защиты, в том числе — ремонту малых повреждений. В число наивысших приоритетов также входит планирование землепользования, включающее в себя определение зон риска, строительное регулирование и создание систем оповещения о стихийных бедствиях.

Вторым приоритетом является создание средств структурной защиты зданий и территорий.


В силу высокого экономического роста в городских и значительной части сельских территорий Швейцарии в последние десятилетия многие жилые поселения, промышленные объекты, инфраструктура, туристические маршруты и технические сооружения были построены в зонах высокого риска стихийных бедствий


На сегодняшний день во многих населенных зонах присутствует дефицит средств защиты, который не может быть компенсирован хорошим содержанием имеющихся средств или качественным планированием. Необходима постройка новых структурных средств инженерной защиты от наводнений и оползней.

Лучшие элементы швейцарской системы защиты от стихийных бедствий учиты­вают возможность пере­груз­ки всех имеющихся струк­турных средств. Так, в случае с окрестностями реки Энгельбергер Аа, расположенной в кантоне Ури, в местный план землепользования были внесены специальные зоны для прохода воды в случае серьезных наводнений, в которых было запрещено какое-либо крупное строительство, а также были предусмотрены дополнительные дренажные стоки. В результате этих мер был сведен к минимуму ущерб от наводнения 2005 года, когда уровень стихийного бедствия превысил расчетные нормативы (по экспертной оценке в 10 раз ниже, нежели без описанных мер защиты).

Планирование действий в чрезвычайных ситуациях

Многие стихийные бедствия прошлого продемонстрировали, что достижение стопро­центной безопасности не­ всегда возможно. Какой-либо риск присутствует всегда. Для обес­печения максимальной за­щиты населения необходимо планирование действий в случае масштабных стихийных бедствий, превосходящих стандартные расчеты. Существование «чрезвычайных планов» способно довольно значительно сократить число человеческих жертв в случае неожиданных и крупных стихийных бедствий. В швейцарской системе защиты от стихийных бедствий органы местного самоуправления активно вовлекаются в создание чрезвычайных планов и систем местного оповещения о стихийных бедствиях, а равным образом в подготовку спасательных подразделений. Для кризисного управления создаются карты на случай чрезвычайных ситуаций, содержащие данные о возможном числе пострадавших от бедствия, маршрутах эвакуации, о находящихся под угрозой объектах инфраструктуры, местах установки временных мер структурной защиты, потенциальных местах размещения беженцев и т. д. Для информирования местного населения в кризисных ситуациях также используются различные виды карт с необходимой информацией5.

shutterstock_137716892

Заключение

Швейцария обладает многолетней традицией защиты от стихийных бедствий, претерпевшей значительные изменения на пути своего развития. В прошлом основной акцент в швейцарской системе управления природными рисками приходился на строительство структурных средств защиты. В настоящее время осуществлен переход к более интегрированной системе управления природными рисками, в которой больший приоритет отдается грамотному землепользованию, качественному планированию и мерам реагирования в чрезвычайных ситуациях.

Современная швейцарская система защиты от различных стихийных бедствий основана на ряде ключевых положений:

  • Оценка рисков и возможного ущерба как основа всей системы;
  • Дифференцирование средств защиты для различных экономических зон;
  • Приоритет качественной эксплуатации существующих структурных средств за­щиты, а также грамотного земле­­пользования перед строительством новых защитных сооружений;
  • В системе учитывается возможность стихийных бедствий более крупных, нежели предполагается на основе существующих научных данных;
  • В работу по управлению природными рисками вовлекается местное население;
  • 100%-ная безопасность является недостижимой;
  • Все лица, вовлеченные в процесс принятия решений в области управления природными рисками, должны обладать всей информацией об остаточных рисках и действиях в случае чрезвычайных ситуаций.

Швейцарская система защиты от природных бедствий в первую очередь интересна для России как пример системы, основанной на тщательном нормировании, зонировании и подготовке планов действий в экстренных ситуациях, а не на свойственном для нашего отечества сочетании крупного защитного строительства и экстренных мобилизационных мер в чрезвычайных ситуациях.  Несмотря на то что качество швейцарской системы защиты от природных рисков во многом обусловлено высокой производственной культурой Швейцарии и расположением почти всей ее территории в горных зонах,  швейцарский опыт в развитии средств зонирования и планирования является крайне ценным и подлежит тщательному изучению со стороны российских специалистов.


1. Olivier Lateltin Christoph, Haemmig Hugo, Raetzo Christophe Bonnard. Landslide risk management in Switzerland. Landslides, №2 (2005). P. 313–320.
2. Roberto Loat. Risk management of natural hazards in Switzerland. FOEN, 2010. Р. 1.
3. Roberto Loat. Risk management of natural hazards in Switzerland. FOEN, 2010. Р. 5.
4. Roberto Loat. Risk management of natural hazards in Switzerland. FOEN, 2010. Р. 9.
5. Roberto Loat. Risk management of natural hazards in Switzerland. FOEN, 2010. Р. 12.

Иннокентий Андреев

innokenty.andreev@gmail.com

_____

Аналитик группы "Конструирование будущего"
Ведущий редактор журнала "Инженерная защита"