Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема защиты региональных дорожных сетей от наводнений 10
1.1. Характеристика наводнений, их влияние на региональный хозяйственный комплекс и уровень транспортного обслуживания 11
1.2. Методы районирования территорий по видам и степени воздействия наводнений 21
1.3. Анализ существующих способов водозащиты и практика проведения инженерных мероприятий по защите дорожных объектов в зонах повышенной водоопасности 33
Глава 2. Разработка методики количественной оценки ущерба, нанесенного региональным дорожным сетям наводнениями 53
2.1. Анализ современных подходов к оценке последствий наводнений и затрат на восстановление транспортных объектов в черезвычайных ситуациях 53
2.2. Комплексное районирование территории РФ с целью защиты дорожных сетей от наводнений 60
2.3. Методические рекомендации по стоимостной оценке общего ущерба, наносимого дорожным объектам наводнениями 77
Глава 3. Оценка эффективности проектных решений при воспроизводстве автомобильных дорог в зонах повышенной водоопасности 9 ]
3.1. Основные принципы технико - экономического обоснования мероприятий по защите дорожных сетей от наводнений 91
3.2. Методические рекомендации по принятию решений при воспроизводстве автомобильных дорог в зонах повышенной водоопасности 94
3.3. Пример экономического обоснования варианта мостового перехода через р. Оку у г. Спасск - Рязанский 102
3.4. Информационное обеспечение проектных решений в водоопасных районах 112
Общие выводы и предложения 122
Используемые источники 124
- Характеристика наводнений, их влияние на региональный хозяйственный комплекс и уровень транспортного обслуживания
- Методы районирования территорий по видам и степени воздействия наводнений
- Анализ современных подходов к оценке последствий наводнений и затрат на восстановление транспортных объектов в черезвычайных ситуациях
- Основные принципы технико - экономического обоснования мероприятий по защите дорожных сетей от наводнений
Введение к работе
В транспортном комплексе экономически развитых стран мира автомобильный транспорт занимает ведущее место по объемам перевозок грузов и транспортной работы, выступает в роли основного и зачастую незаменимого средства сообщения. Автомобильные дороги и дорожные сооружения являются органической частью автодорожного комплекса страны, важнейшим элементом инфраструктуры регионального хозяйственного комплекса [1, 2]. От их нормального функционирования в значительной мере зависят экономический потенциал отдельных регионов, рост валового внутреннего продукта страны, уровень жизни населения.
Как показывает международный опыт [3J, одной из основных и наиболее частых причин нарушения режима функционирования автомобильных дорог и дорожных сооружений является проявление стихийных бедствий природного и техногенного характера.
В соответствии с официальными данными [4], экономический ущерб от стихийных бедствий с 1950 г. увеличивается ежегодно в среднем на 6 % (для сравнения мировой валовый продукт - лишь на 3.5 %). Установлено, что значительная доля ущерба вызвана непосредственно разрушениями на автомобильных дорогах [5, 6, 7].
В ряде стран автодорожные сети систематически подвергаются разрушительным воздействиям стихийных бедствий. Например, в Лаосе, Камбодже и Непале паводковым воздействиям подвержено от 85 до 90 % национальных дорожных сетей [8].
Ежегодный материальный ущерб экономике отдельных стран, наиболее часто подверженных проявлениям стихийных бедствий, может составлять более 15 % ВНП [9]. Так, прошедший в Центральной Америке 3-5 ноября 1998 г. ураган "Митч" и последовавшие за ним сильнейшие наводнения и оползни оставили без крова более 1 млн. человек. Помимо огромных человеческих жертв - 12 000 человек погибло и более 15 000 пропали безвести - ураган нанес колоссальный экономический урон -около 15 млрд.$. По заявлениям правительств пострадавших государств, экономика Гондураса практически полностью уничтожена, а Никарагуа и Сальвадор понесли убытки, превышающие половину национального дохода [4].
По данным ПНИИИС Госкомитета по архитектуре и строительству Российской Федерации (1991 г.), 71 регион территории России подвержен проявлению и развитию опасных природных и природно - техногенных процессов. Особо выделяются Кавказ и Дальний Восток.
Согласно статистическим данным МЧС [4] количество стихийных бедствий в России из года в год неуклонно увеличивается (рис. 1), а в последние годы наша страна стала мировым лидером по частоте проявления стихийных бедствий и темпам прироста среднегодовых экономических потерь. Ежегодно материальный ущерб экономике России увеличивается примерно на 10 % (для сравнения в среднем по планете этот показатель составляет около 6 %). Необходимо отметить, что сложившееся положение объективно обусловлено нарушением функционирования служб предупреждения и прогноза, а также недостаточным вниманием правительства РФ к проблемам изучения стихийных бедствий.
Стихийные бедствия вызывают значительные разрушения на дорожной сети России. Только в Читинской области и Бурятии 40 - 55 % дорог требуют восстановления и защиты от проявления опасных паводковых процессов. Наибольшим разрушениям подвержены дороги низших категорий, мосты, земляное полотно, водопропускные, регуляционные, водоотводные и другие искусственные сооружения некапитального типа, а также отдельные участки дорог, востановленные от проявления паводков прежних лет [8].
Рис. 1. Динамика роста количества стихийных бедствий на территории РФ
По обобщенным данным Минавтодора РСФСР, до 1991 года в среднем за один год прямой ущерб от разрушения автомобильных дорог в результате проявления только наводнений ориентировочно оценивается суммой в 43 млн. руб. (в базовых ценах 1984 г.) [10]. В 1991 - 2000 годах опасные паводковые процессы катастрофического характера и вызванные ими разрушения дорожно - мостовых сооружений имели место в республиках Бурятия, Башкортостан, Калмыкия, Дагестан, Саха, Читинской и Амурской областях, на Урале, Сахалине, в Ставрополье, Приморском и Хабаровском краях. Нанесенный ущерб до сих пор уточняется, а предварительные оценки значительно превышают указанную сумму. Так, прошедшие в Читинской области с 12 июля по 25 июля 1991 года дождевые паводки привели к разрушению 28 мостов, выносу из тела земляного полотна 134 водопропускных труб, размыву 680 тыс. уР1 земляного полотна и 963 тыс. м2 дорожной одежды и нанесли ущерб региональной экономике в размере более 130 млн. руб. (в базовых ценах 1991 года) [11, 12].
Обрушившиеся на Приморский край тайфун "Полли" (1992 год), а также цунами и тайфун "Робин" (1993 год) нанесли прямой ущерб в размерах соответственно 7580 и 33871 млн. руб. (в ценах соответствующих лет), полностью или частично разрушили более 1000 км автомобильных дорог и почти 200 мостов
Нефтегорское землетрясение 29 мая 1995 года нанесло ущерб около 2 трл. руб. (в ценах текущего года) и стало причиной гибели 1995 человек.
Анализ сложившейся ситуации (см, рис. 1) в районах проявления опасных природно - техногенных процессов подтверждает актуальность проблемы защиты населения и объектов хозяйственного комплекса от разрушений. Важность рассматриваемой проблемы подчеркивается Правительственными программами и международными актами. Так, в федеральном законе "О защите населения и территорий от черезвычайных ситуаций природного и техногенного характера" [13] указывается, что предупреждение возникновения и развития стихийных процессов, снижение размеров ущерба и потерь, а также ликвидация последствий стихийных бедствий, являются задачами первостепенной важности. Генеральная ассамблея ООН, состоявшаяся 11 декабря 1987 года, объявила 1990 год началом международного десятилетия по снижению последствий стихийных бедствий путем уменьшения числа человеческих жертв, ликвидации разрушений, сокращения социального и экономического ущерба от возможных природных катастроф [14, 15].
В 1990 году при Всемирной дорожной ассоциации (PIARC) была создана рабочая группа G2 "Снижение последствий стихийных природных бедствий на дорогах" [3], в состав которой вошли 25 специалистов-экспертов из 14 стран мира (Япония, Франция, ФРГ, США, Иран, Италия, Марокко, Мексика, Португалия, Индия, Норвегия, Турция, Великобритания и Швеция). Рабочая группа координировала проведение международных обследований разрушений на автомобильных дорогах во время стихийных бедствий. В период с апреля 1991 г. по май 1992 г. выполнялись также работы по сбору информации о характерных разрушениях дорог и дорожных сооружений, имевших место в результате стихийных бедствий в 88 странах- членах PIARC и сопровождавшихся наиболее значительными социально - экономическими последствиями.
В 1995 году на основании анализа и обобщения реальных данных рабочей группой был подготовлен международный обзор по разрушению дорог во время природных катастроф, а итоговая работа "Подробный отчет о снижении влияния природных стихийных бедствий на дороги" была опубликована в качестве одного из межконгрессных материалов PIARC [16]. В сентябре 1995 г. в Монреале на XX Всемирном дорожном конгрессе, организованном Постоянной международной ассоциацией дорожных конгрессов (PIARC-AIPRC), состоялось первое международное представление и обсуждение работы, выполненной рабочей группой G2.
В процессе обсуждения сформировалась концепция проведения системных исследований по снижению последствий стихийных бедствий на автомобильных дорогах и их национального инициирования на период 1990 - 2000 г.г. [3]. Основной акцент был сделан на необходимости сбора, систематизации и обобщении реальной информации о масштабах разрушений автомобильных дорог и дорожных сооружений в результате стихийных бедствий с последующим созданием блока постоянных национальных информационных систем. Приоритетным направлением научных исследований определена разработка методических основ инженерной оценки технико - экономической эффективности проектно - строительных решений и ремонтно - восстановительных мероприятий по предупреждению и устранению последствий стихийных бедствий на автомобильных дорогах.
Защита дорожных коммуникаций позволит не только значительно снизить экономические потери, но и уменьшить риск гибели людей, которые зачастую становятся заложниками стихии на территориях, отрезанных от внешнего мира из-за разрушения дорог.
Несмотря на значительный накопленный опыт в изучении проявления опасных геологических процессов на автомобильных дорогах, отраженный в нормативной и нормативно - методической литературе [7, 14, 17-31], многие вопросы практического применения результатов выполненных исследований остаются нерешенными. В настоящее время отсутствует единая методическая база технико -экономического обоснования инженерной защиты автодорожных сетей [32]. Вместе с тем разработка систем инженерной защиты автодорожных сетей, адекватных ожидаемым последствиям проявления опасных геологических процессов, возможна только при комплексном исследовании и прогнозировании развития и проявления опасных природных и техногенных процессов, а также социально - экономических результатов конкретных защитно - восстановительных мероприятий и проектыо-строительных решений [15].
В отечественной практике для разработки проектов строительства и реконструкции автомобильных дорог в районах, подверженных проявлениям опасных паводковых процессов [31], используется нормативная документация по инженерной защите территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов [28], затопления и подтопления [29], не учитывающая конструктивных и транспортно - эксплуатационных особенностей автомобильных дорог и сооружений на них. В соответствии с этими нормами мероприятия для защиты автомобильных дорог от опасных геологических процессов назначаются по результатам комплексных инженерных изысканий и сравнительного технико - экономического анализа вариантов инженерной защиты с преимущественным использованием типовых проектных решений. В районах повышенной водоопасности более распространенным методическим приемом является учет дополнительных затрат на противопаводковые мероприятия в процентах от стоимости проекта. В процессе эксплуатации объектов региональных дорожных сетей широко практикуется ежегодное целевое выделение финансовых средств на защиту автомобильных дорог и дорожных сооружений от затопления и подтопления в процентах от их балансовой стоимости.
Перспектива транспортного освоения водоопасных территорий, а также гарантия надежности существующих автомобильных дорог обуславливают необходимость комплексного экономического обоснования системы инженерной защиты при разработке программ развития региональных дорожных сетей и проектов строительства (реконструкции) конкретных объектов - автомобильных дорог и автодорожных мостов.
Целью диссертационной работы является разработка методических рекомендаций по экономическому обоснованию проектов воспроизводства автомобильных дорог в зонах повышенной водоопасности.
Для реализации указанной цели поставлены и последовательно решены следующие задачи; анализ влияния наводнений на жизнедеятельность регионального хозяйственного комплекса и функциональную способность автомобильных дорог; разработка методики комплексного районирования территорий по видам и степени воздействия наводнений на дорожные объекты; классификация составляющих общего ущерба от наводнений и методический подход к их стоимостной оценке; разработка методических рекомендаций по принятию инженерных решений при экономическом обосновании проектов воспроизводства автомобильных дорог в зонах повышенной водоопасности.
Методика исследования предусматривает решение поставленных задач в следующей последовательности; сбор и анализ данных о влиянии наводнений на функциональные способности автомобильной дороги как транспортного сооружения; систематизация и анализ известных методов районирования по видам и степени воздействия наводнений на транспортный комплекс; анализ и обобщение результатов предшествующих исследований по оценке экономической эффективности мероприятий по защите автомобильных дорог от наводнений; разработка методики стоимостной оценки ущерба от проявления опасных паводковых процессов на дорожных объектах; экономическое обоснование проекта воспроизводства автомобильных дорог в зоне повышенной водоопасности.
В работе использованы: логический анализ, кластерный анализ, методы математической статистики, экономико - математическое моделирование.
Объектом исследования явились автомобильные дороги и дорожные сооружения в зонах повышенной водоопасности и способы их инженерной защиты от паводковых воздействий.
Теоретической и методической основой диссертационного исследования явились официальные нормативные материалы, труды российских и зарубежных ученых и практиков, посвященные воздействию опасных паводковых процессов на региональный хозяйственный комплекс и транспортную сеть, и формированию современных систем инженерной защиты автомобильных дорог, анализу эффективности инвестиционных проектов.
Научная новизна работы состоит в следующем. разработаны классификация составляющих общего ущерба от паводковых воздействий и методический подход к их стоимостной оценке; предложена методика комплексного районирования территорий повышенной водоопасности для целей инженерной защиты автомобильных дорог и дорожных сооружений; разработаны методические рекомендации по экономическому обоснованию проектных решений при воспроизводстве автомобильных дорог в зонах повышенной водоопасности.
Актуальность работы обусловлена последствиями стихийных бедствий прежних лет и потенциально возможным их проявлением в будущем. Реальные масштабы негативных социально - экономических и экологических последствий, обусловленных разрушениями автомобильных дорог России предопределяют необходимость активизации исследований направленных на совершенствование мер предупреждения и снижение последствий стихийных бедствий.
Разработанные автором положения и научные результаты могут быть использованы при выборе эффективных систем инженерной защиты автомобильных дорог в зонах повышенной водоопасности на предпроектной стадии, при проектировании и в процессе эксплуатации.
Полученные в работе результаты используются государственным предприятием - институтом по проектированию и изысканиям автомобильных дорог (ФГУП "Союздорпроект") -, ОАО "Институт Гипростроймост" и в учебном процессе.
Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на 57-й и 58-й научно-методических и научно-исследовательских конференциях МАДИ (ТУ) в 1999 и 2000 гг.
По результатам исследований опубликованы 5 научных работ общим объемом 39 страниц. Диссертация изложена на 124 листе машинописного текста, состоит из введения, трех глав, общих выводов и предложений, содержит 22 таблицы, 21 рисунок, библиографию (104 наименования) и приложения.
Во введении обоснована актуальность темы, изложены цель и задачи исследования, определены научная новизна и практическая ценность полученных результатов.
В первой главе дана классификация опасных гидрометеорологических процессов, проанализировано влияние наводнений на региональный хозяйственный комплекс и уровень транспортного обслуживания; описаны существующие методы районирования территорий по видам и степени воздействия наводнений; дан анализ научных подходов, используемых при обосновании инженерных мероприятий по защите автодорожных сетей от наводнений.
Во второй главе осуществлен анализ современных подходов к оценке последствий стихийных бедствий и обоснованию затрат на восстановление автодорожных объектов в районах повышенной водоопасности; выполнен качественный анализ факторов воздействия опасных геологических процессов и представлена методика комплексного районирования территории РФ по степени опасности последствий воздействия наводнений на автодорожные объекты; предложены классификация составляющих общего (предотвращенного) ущерба от наводнений и рекомендации по их стоимостной оценке.
В третьей главе изложены основные принципы технико-экономического обоснования инженерной защиты автодорожных сетей от проявления опасных паводковых процессов; представлены методические рекомендации по экономическому обоснованию инженерных решений при разработке проектов воспроизводства автомобильных дорог в зонах повышенной водоопасности, приведено информационное обеспечение предлагаемых методических рекомендаций и результаты их реализации на примере экономического обоснования строительства мостового перехода через р. Оку у г. Спасск-Рязанский.
Характеристика наводнений, их влияние на региональный хозяйственный комплекс и уровень транспортного обслуживания
Наводнение - это значительное затопление водой суши в результате действия естественных (природных ) или антропогенных причин. Наводнения можно квалифицировать как природные явления, оказывающие катастрофические воздействия на хозяйственную деятельность и жизнь человека. Наводнения способны нарушить нормальную жизнедеятельность значительной части населения; вызвать масштабные разрушения и затопления населенных пунктов, автомобильных, железных дорог и сооружений на них, мостов, а также других хозяйственных объектов; создать угрозу жизни людей и быть причиной их гибели, уничтожить значительные материальные ценности и ресурсы. Размеры бедствий зависят от исторических и социальных условий, а также уровня экономического развития региона, а их проявление (возникновение) - от географического положения района, последовательности природных процессов, различий в их сочетании, продолжительности и силы действия стихии. В зависимости от причин возникновения наводнения классифицируются следующим образом (см. рис. 2) [9]. Половодье (весенний паводок) - ежегодно повторяющееся сезонное, длительное и значительное увеличение водности рек, сопровождающееся повышением уровня воды в русле и затоплением поймы. Половодья являются одной из основных причин наводнений. Реки умеренного пояса разливаются во время весеннего снеготаяния на равнинах. Реки, берущие начало в высокогорных районах, могут разливаться при интенсивном таянии питающих их ледников. При таянии снежного покрова на водосборе и речного льда уровень воды может подниматься от 1-2 метров до 10-20 и более метров, в зависимости от величины реки, условий накопления и таяния льда. Ширина затопляемой территории нередко достигает многих километров. Длительность половодья зависит от длины и ширины русла реки, высоты снежного покрова, дружности весны и.т.д, и может составлять от нескольких дней до 3 месяцев. За период весенне-летнего половодья на реках может проходить 90 % их годового стока. Так, по данным исследований американского ученого Ли Дэвиса [34, 35] с 1947 по 1967 гг. от разлива рек в мире погибло 173 170 человек, а самое страшное половодье произошло в Китае на реке Хуанхе весной 1887 года, его последствия просто ошеломляющие: было разрушено более 2000 населенных пунктов; погибло около 7 млн. человек. Дождевые паводки - ежегодные, но обычно кратковременные подъемы воды в реках, вызываемые дождями, но в отличие от половодий проходят одни за другими волнами, соответствующими по количеству выпавших осадков сильным дождям и ливням. Паводками называют и зимние кратковременные подъемы воды в реках, вызываемые оттепелями и зимними дождями. В районах субтропического и тропического климата паводки возможны в любое время года. Продолжительность на малых и средних реках равнин - 15-30 суток, на горных - значительно меньше. Скорость движения паводков от 3-5 км/ч на равнинных реках, до 15-45 км/ч на горных. Объем паводков зависит от интенсивности и продолжительности дождя и ряда других факторов: климатических (осадки, влажность, температура воздуха); физико-географических (особенности поверхности речного бассейна и его геологическое строение ); антропогенных (хозяйственная деятельность человека в речных бассейнах, руслах, поймах и долинах ); морфо метрических (строение речного русла, поймы и долины); гидравлических (форма русла, определяющая пропускную способность последнего). Высота подъема воды зависит и от площади речного бассейна. Так, в феврале -марте 1998 года из-за резкого потепления и таяния снега в Краснодарском крае прошло сильное наводнение, в результате которого было разрушено 20 000 домов, десятки километров дорог и мостов, затоплено более 400 га сельскохозяйственных угодий. По официальной информации ущерб только сельскому хозяйству составил более 15 млрд. руб. (здесь и ниже данные приводятся в ценах текущих годов) [4]. Борьба с паводковыми водами дорого обходится нашему государству. Так, только на разработку Федеральной целевой программы по защите территории РФ от затопления в 1994 году было выделено 900 млн. руб. [36]. Принятие в 1996 году Постановления "О мерах по защите от подтопления территории Российской Федерации" [37] предопределило финансирование из государственного бюджета противопаводковых программ, которые требуют значительных средств, например, в 1996году было выделенно 22.6 млрд. руб. [38, 39], в 1997 году - 21.6 млрд. руб. [40], в 1998 году - 180 млрд. руб. [41]. Ливневые наводнения - вызываются кратковременными, но очень интенсивными дождями (ливнями), которые начинаются, как правило, неожиданно и также неожиданно прекращаются. Ливневые воды, стекая с поверхности земли в речную сеть, разрушают строения, смывают почву, образуют овраги, способствуют возникновению оползней. Особенно тяжелые последствия вызывают ливневые наводнения в равнинной местности, откуда затруднен отток воды и где она может оставаться длительное время. Ливневые наводнения отличаются от речных рядом особенностей. Обычно они наступают внезапно и длятся недолго; в районах с умеренным климатом ливни охватывают малые площади, а в зонах с муссонным климатом - огромные территории. Огромное количество воды приносят на сушу тропические ураганы - выпадает не менее 150 мм осадков. Так, 4-5 августа 1988 года на столицу Судана г. Хартум в течение 48 часов вылилось 200 мм осадков, в то время как за весь предыдущий год их выпало менее 50 мм. Уровень р. Нил резко поднялся, и город был затоплен. В течение нескольких часов все ведущие в столицу и из нее дороги были размыты, что сделало практически невозможным проведение спасательных мероприятий. В результате более 100 человек погибло и более 1 000 000 осталось без крова [35]. Зимние наводнения ( заторно - зажорные ). В конце осени - начале зимы на реках северного полушария часто происходит образование внутриводного льда во время ледостава. При большой скорости течения и низких температурах воздуха вода охлаждается по всей глубине. Если температура воды в этот период опускается даже на незначительную величину ниже 0С, образуется внутриводный лед. Всплывая на поверхность, он образует рыхлые скопления - шугу.
После установления ледяного покрова данный процесс заканчивается. Однако ранее образованная шуга всплывает, задерживается и нарастает под ледяным покровом, особенно у его кромки и за полыньей. Такое явление называется зажором. Вследствие зажоров вышележащие участки поймы могут подвергаться затоплению из-за повышения уровня воды. Иногда затопленные участки поймы находятся под водой в течение 1-2 месяцев. Заторы происходят во время ледохода или карчехода. Наводнения заторного типа бывают на крупных реках, впадающих в северные моря. Так, в республике Саха - Якутия (г. Ленек) 16-17 мая 1998 года произошло заторно- зажорное наводнение, в результате которого было затоплено 90 % территории, 1 человек погиб и 19 000 осталось без жилья [42]. Завальные наводнения возникают, как правило, в результате экзогенных процессов в горах. Накопленный в большом количестве обломочный материал на крутых склонах приводит к возникновению обвалов и оползней. Образованные в результате обвалов, осыпей или схода лавовых потоков естественные дамбы , перегораживающие в узких горных долинах и ущельях речные русла, прорываются под усиливающимся напором воды подпруженной реки или озера. Селевые наводнения - грозное явление природы, наблюдаемое в предгорьях и горах. Они представляют собой особую форму дождевых паводков. Сель - это бурный поток, внезапно возникающий на горных реках, несущий с собой большое количество наносов в виде мелких частиц ( грязевой сель ) или в виде гальки и камней (грязе - каменный сель ) и разрушающий все на своем пути. Возникновение селя обусловлено 3 условиями: 1) интенсивный ливень (снеготаяние); 2) значительная крутизна склонов речных долин, логов, балок и, следовательно, большие уклоны водных потоков; 3) наличие на склонах больших масс легкосмываемого рыхлого мелкообломочного грунта. В отличие от водных потоков сели движутся не непрерывно, а отдельными валами, то останавливаясь совсем, то опять ускоряя свое движение, резко увеличиваясь в объеме по пути. Обычно скорость движения селя 10-15 км/ч. Сели обладают огромной разрушительной силой, с 1 км площади своего формирования сель может выносить 50-90 тыс. м3 горных пород. Длительность прохождения селя обычно составляет 1-2 часа, но в отдельных случаях и 6 часов. В 199S году пронесшийся над Центральной Америкой 27 - 30 октября ураган " Митч " вызвал катастрофическое селевое наводнение в Никарагуа, повлекшее гибель более 3 000 человек и колоссальный урон экономике страны [43].
Методы районирования территорий по видам и степени воздействия наводнений
Использование типовых конструктивных решений и рекомендаций по защите автомобильных дорог и дорожных сооружений от наводнений зачастую малоэффективно из-за неполного учета гидрометеорологических факторов, возможных последствий их проявления и степени воздействия на объекты. Опыт использования индивидуальных способов защиты применительно к региональным дорожным сетям и отдельным элементам автодорожной инфраструктуры неадекватен и недостаточно систематизирован. Объемы и характер разрушений на автомобильных дорогах детально не исследованы, носят в большинстве своем случайный характер и объясняются конкретными условиями возникновения, к числу которых относятся природно-географические, климатические, техногенные и прочие особенности района затопления, а также уровень капитальности автомобильных дорог и дорожных сооружений. В нашей стране не существует единой комплексной методики районирования территории с целью защиты от опасных гидрометеорологических процессов, однако известен ряд методов целевого районирования по видам и степени воздействия наводнений [6-7,11, 28, 49-52]. Районирование по комплексу природных условий (рис. 4) предполагает группировку водоопасных районов по факторам формирования наводнений, таким как климат и гидрография, рельеф, растительность, геология и гидрогеология, почвы [6]. Каждый из указанных природных факторов влияет на паводки сам по себе и (или) в сочетании с другими. В [11] предложено синтезировать их действия с целью выявления их общего воздействия в конкретных региональных условиях.
Основным методом при этом выбрано наложение частных типологических единиц и последующая генерализация с выделением их сочетаний в пределах однородных контуров. К таким "однородным" единицам относятся типы местности, широко применяемые в мелиоративной географии для характеристики природно-хозяйственных единиц. Так, например, в Приморском крае, наиболее часто подвергающемся наводнениям [5, 9, 33], выделяются 20 типов местности (прилож. 1)- По отношению к паводкам все типы местности могут быть разделены на 4 группы: 1 - незатопляемые паводкоформирующие; 2 - незатопляемые нейтральные (оказывающие на паводки слабое влияние); 3 - подверженные склоновому стоку; 4 - подверженные наводнениям и склоновому стоку. К паводковоопасным типам местности относятся: склоновый среднегорный, интенсивно расчлененный; склоновый средних и нижних уровней гор; склоновый, слаборасчлененный верхних уровней среднегорья; вершинно - водораздельный средних и нижних уровней гор; вершинно - водораздельный верхних уровней гор. Более слабое паводковое значение имеют типы местности: вершинные плато; мелкосопочный останцово - водораздельный; плакорный дренированный ( верхнетеррасный ). Локальное значение в формировании паводка имеют: надпойменно - террасовый межгорных котловин; надпойменно - террасовый предгорий; надпойменно - равнинный; плакорный равнинный переувлажненный; умеренно влажный. Именно эти типы местности составляют преобладающую часть водосборов. Для склоновых и водораздельных типов местности первоочередной задачей хозяйственной деятельности является сохранение естественной растительности, играющей существенную водорегулирующую роль. В группу нейтральных типов местности входят: плакорный равнинный переувлажненный; плакорный равнинный умеренно увлажненный; плакорный дренированный. Равнинно-водораздельный характер и высокая степень сельскохозяйственного освоения определяют достаточно высокую степень трансформации атмосферных осадков, малые коэффициенты стока и очень слабую подверженность склоновому и паводковому стоку. Хозяйственные мероприятия в данной группе типов местности мало сказываются на формировании паводкового стока. Осушение земель несколько ускоряют его, противоэрозионные мероприятия уменьшают твердый сток. В группу, занимающую промежуточное положение между активно влияющими на паводки и подверженными паводкам, объединены типы местности: надпойменно - террасовый межгорных котловин; надпойменно - террасовый предгорий; мелкосопочный; пойменный равнинный заболоченный; надпойменный равнинный. Они подвержены в наибольшей мере склоновому стоку. Эта группа характеризуется высокой степенью хозяйственного освоения. Требуется защита от склонового стока нагорными каналами. Наводнениям подвержены следующие типы местности; пойменный днищ горных долин; пойменный равнинный дренированный; пойменный равнинный заболоченный; дельтовый. Эти типы местности находятся в зоне затопления паводковым стоком.
Для хозяйственного использования требуется либо устранение паводка путем трансформации, либо защита от него дамбами. Использование этой методики в комплексном районировании позволяет выделить районы, в которых природные условия способствуют возникновению наводнений и, следовательно, риск разрушения автодорожных объектов является очень высоким. Такие данные могут использоваться при обосновании целесообразности затрат на проведение защитных или профилактических мероприятий, частично или полностью исключающих нарушение нормального функционирования автомобильных дорог и дорожных объектов и снижающих ущерб от проявления опасных гидрометеорологических процессов.
Анализ современных подходов к оценке последствий наводнений и затрат на восстановление транспортных объектов в черезвычайных ситуациях
Анализ проектной документации по инженерной защите объектов дорожного хозяйства от наводнений [5-6, 11-12, 22] показывает, что создание надежных защитных систем, способных значительно снизить или даже исключить возможность вывода из строя элементов дорожной инфраструктуры и предотвратить сбои в функционировании региональных дорожных сетей, зависит от достоверности учета размеров предотвращенного (возможного) ущерба. Под предотвращенным ущербом в мировой практике понимается оценка в денежной форме возможных отрицательных последствий стихийных бедствий, которых удалось избежать в результате осуществления защитных мероприятий и программ [68]. По сути, предотвращенный ущерб - это разница между возможным ущербом при отказе от проведения защитных мероприятий и остаточным ущербом после проведения защитных мероприятий. При обосновании необходимости инвестиций в средства водоборьбы целесообразно определять общий ущерб, нанесенный экономике страны (региона) от разрушения автомобильных дорог и средств дорожных коммуникаций. Оценка величины возможного ущерба необходима для оптимизации величины инвестиций в инженерные мероприятия по защите объектов автодорожного комплекса от опасных паводковых процессов. В международной и отечественной практике оценки последствий проявления опасных гидрометеорологических процессов общий экономический урон, наносимый хозяйственному комплексу регионов (стран), принято считать, как сумму двух составляющих - прямого и косвенного ущербов [6, 9, 69-70]. Прямым называют ущерб от разрушений и повреждений объектов дорожной инфраструктуры (автомобильных дорог, мостов и дорожных сооружений), расходы на организацию и проведение восстановительных работ (обследование дорожных объектов, подвергшихся воздействию стихии, ремонтно-восстановительные работы и работы по недопущению нежелательных явлений, которые могут происходить после наводнений), а также аварийно-спасательных мероприятий во время проявления стихии (устройство временных укреплений для предотвращения разрушений или повреждений дорожно-мостовых конструкций, строительство временных и объездных дорог и мостов, перенос в безопасные места дорожных сооружений, ограничение движения автотранспортных средств по ненадежным участкам автомобильных дорог и мостов). Косвенным называют ущерб, который является следствием нарушения нормального функционирования автодорожных сетей регионов во время и после наводнений: ущерб от увеличения количества ДТП, экологический урон, расходы на оплату заемных средств, бюджетные средства, отвлеченные на ликвидацию последствий наводнений, ущерб от срыва поставок и договоров, убытки от непроизводственной промышленной и сельскохозяйственной деятельности, потери от невыполнения транспортных перевозок, ущерб от потери потребителей и заказчиков, социальный ущерб, потери от снижения темпов экономического развития региона. При четко налаженном учете определение величины прямого ущерба труда не составляет. Величину косвенного ущерба оценить намного сложнее. К сожалению, существующие в нашей стране подходы не позволяют проводить точную оценку последствий проявления наводнений на автомобильных дорогах, что не дает возможности обеспечить надежную защиту дорожных объектов в перспективе. Анализ рекомендуемых для экономического обоснования мероприятий по защите автомобильных дорог от наводнений методик [28-29, 62] показал, что они либо не адаптированы для нужд дорожной отрасли, либо недостаточно проработаны в части оценки предотвращенного ущерба. В СНиП 2.01.15 - 90 [28] эффективность инженерной защиты территорий и сооружений от опасных геологических процессов (наводнений, селей и.т.д.) предлагается определять как разницу между затратами на создание защитных сооружений и предотвращение ущерба. В размер ущерба должны быть включены потери от воздействия опасных геологических процессов и затраты на компенсацию последствий от этих воздействий. Потери для отдельных объектов определяются по стоимости основных фондов в среднегодовом исчислении, а для территорий - на основе удельных потерь и площади затопляемой территории с учетом длительности периода биологического восстановления и срока осуществления инженерной защиты. Предотвращенный ущерб должен суммироваться по всем территориям и сооружениям независимо от границ административно - территориального деления. В состав затрат должны быть включены капитальные вложения и текущие эксплуатационные расходы с учетом изменения их значимости во времени. Подлежат учету как затраты из бюджета, так и из личных средств населения, а также потери, сопровождающие осуществление инженерной защиты. В состав капитальных вложений входят средства на создание новых и реконструкцию существующих сооружений инженерной защиты, предотвращающих воздействие опасных геологических процессов, осуществление мероприятий, не создающих основных фондов. В состав эксплуатационных затрат входят текущие расходы на содержание и обслуживание сооружений инженерной защиты. При оценке затрат на инженерную защиту должны быть учтены: изменение природной среды по мере осуществления инженерной защиты, увеличение степени освоения территории, ускорение научно-технического прогресса, уменьшение антропогенного воздействия на природную среду, изменение продуктивности сельскохозяйственных и лесных угодий. Все стоимостные показатели должны быть приведены к единому моменту времени, в качестве которого следует принимать срок начала осуществления инженерной защиты. Экологический эффект инженерной защиты следует оценивать изменением природного потенциала защищаемой территории, ее репродуктивной способности, устойчивости к антропогенным воздействиям, а также сохранением флоры и фауны. При оценке социального эффекта инженерной защиты должно быть учтено: снижение риска увечий и гибели людей, потерь имущества и нарушения условий жизнедеятельности населения, сокращение заболеваемости, увеличение периода активной деятельности и продолжительности жизни в целом. Анализ приведенных в методике составляющих ущерба показывает, что предотвращенный ущерб складывается в основном из прямых потерь - порчи основных фондов от воздействия наводнений и затрат на компенсацию последствий от этих воздействий - и эффекта от предотвращения некоторых косвенных потерь -экологических и социальных. Однако данная методика не учитывает специфики функционирования транспортных объектов и особенностей их инженерной защиты, поэтому не может быть использована для того, чтобы достоверно оценить возможные последствия проявления наводнений на автомобильных дорогах. Вместе с тем предлагаемая классификация ущербов и конкретные рекомендации по расчету предотвращаемого ущерба могут быть адаптированы к условиям конкретных водозащитных объектов. В СНиП 2.06.15 - 85 [29] указывается, что защитные мероприятия должны обеспечивать: а) бесперебойное и надежное функционирование и развитие транспортных объектов; б) нормативные медико-санитарные условия жизни населения; в) нормативные санитарно-гигиенические, социальные и рекреационные условия защищаемых территорий. В соответствии с [29] технико-экономическое обоснование инженерной защиты территорий от подтопления и затопления проводится методом сравнительной эффективности по критерию минимальных приведенных затрат. В качестве сравниваемых (альтернативных) вариантов инженерной защиты выступают: вложение средств в строительство защитных сооружений до наводнений; совокупные затраты на передислокацию и восстановление разрушенных объектов хозяйственного комплекса во время и после наводнений. При оценке экономической эффективности инженерной защиты надлежит учитывать показатели экономического развития территории после осуществления мероприятий инженерной защиты и показатели возможного ущерба - в случае отказа от проведения защитных мероприятий.
Основные принципы технико - экономического обоснования мероприятий по защите дорожных сетей от наводнений
При проведении технико-экономических обоснований систем инженерной защиты дорожных сетей от наводнений экономическую эффективность предлагаемых вариантов защитных сооружений принято определять путем сравнения совокупных затрат на строительство и эксплуатацию рассматриваемых сооружений и предотвращенного в результате их проведения ущерба. При этом предотвращенный ущерб оценивается разницей между возможным ущербом при отказе от проведения защитных мероприятий и остаточным ущербом в случае проведения защитных мероприятий [28-29; 69, 84]. Такой подход предполагает, что альтернативой тех или иных вариантов защитных мероприятий выступает предотвращенный ущерб, от достоверности оценки которого во многом зависит адекватность выбранного варианта возможным последствиям стихии. Анализ существующих методик экономического обоснования проектов по защите дорожных объектов от наводнений [28-29, 70, 85] показал, что их использование не позволяет запроектировать защитные сооружения, адекватные возможным последствиям проявления наводнений. Основной причиной их несостоятельности является отсутствие классификации составляющих общего ущерба и предложений по их количественной оценке. Разработка проектов строительства (реконструкции) автомобильных дорог в регионах повышенной водоопасности должна включать технико-экономическое обоснование вариантов водозащитных мероприятий. В связи с этим возникает задача создания методики оценки эффективности инвестиций в гидрозащитные сооружения при строительстве (реконструкции) автомобильных дорог и дорожных сооружений, учитывающей современные требования к оценке инвестиционных проектов и опыт проектирования систем защиты автомобильных дорог от наводнений. Обоснование эффективности инвестиций в водозащитные сооружения базируется на общих принципах технико-экономических обоснований [92, 95], адаптированных к требованиям существующего хозяйственного механизма. Основными принципами технико - экономического обоснования мероприятий по защите дорожных сетей от наводнений являются: 1) системность, то есть необходимость учета социально-экономических результатов внедрения рассматриваемых мероприятий в сопряженных отраслях хозяйственного комплекса; 2) сбалансированность, то есть соответствие рассматриваемых проектов тенденциям становления и развития предпринимательства в основных отраслях материального производства региона и в непроизводственной сфере; 3) оптимальность, то есть выбор наиболее эффективных мероприятий путем сопоставления дисконтированных затрат за весь жизненый цикл сооружения с предотвращенным ущербом за этот период; 4) перспективность, то есть ориентация водозащитных сооружений на увеличение дорожной обеспечен кости и максимальное удовлетворение транспортных потребностей регионального хозяйственного комплекса; 5) сравнение "с проектом" и "без проекта" , то есть оценка эффективности должна производиться не путем сопоставления ситуации "до проекта" и "после проекта", а с помощью сопоставления вариантов "без проекта" и "с проектом"; 6) обеспечение кратности сроков службы автомобильных дорог и водозащитных сооружений для исключения прямых потерь инвестиций в виде остаточной стоимости сооружений; 7) достоверность предполагаемой внутренней нормы доходности на вложенный капитал при обязательном дисконтировании затрат и результатов за срок службы автомобильных дорог с учетом рыночной стоимости земельных участков, отводимых под строительство защитных сооружений; 8) альтернативность, то есть наличие конкурентно-способных вариантов инженерных решений и возможности их сравнения путем сопоставления затрат и получаемых результатов; 9) адекватность, то есть соответствие рассматриваемых мероприятий возможным последствиям проявления наводнений. Указанные принципы являются основополагающими для разработки методики формирования системы эффективной защиты региональных дорожных сетей от наводнений. Их практическая реализация требует решения ряда дополнительных задач, к которым в первую очередь относятся: формирование комплексных систем инженерных мероприятий по защите автомобильных дорог и дорожных сооружений от наводнений для районов повышеной водоопасности в зависимости от группы риска; исследование влияния последствий разрушения автомобильных дорог на социально - экономическое развитие региона путем анализа и обобщения реальной информации, прогнозирования сложивщихся тенденций на перспективу; проведение послепаводковых экспресс - обследований дорожных объектов с целью определения агрегированных объемов ремонтно -восстановительных работ и затрат на их реализацию; формирование банка данных для оценки размеров общего (суммарного) ущерба, причиняемого хозяйственному комплексу регионов (стран) при проявлении наводнений на дорогах и дорожных сооружениях. Достоверность и объективность принимаемых проектных решений зависят не только от адекватности используемых методик расчета, но и в значительной степени от полноты исходной информации. Поэтому экономическому обоснованию строительства гидрозащитных сооружений должен предшевствовать этап сбора информации, включающий: данные местных дорожных организаций о ежегодных разрушениях автодорожных объектов и затратах на их восстановление; материалы инженерных изысканий (данные о техническом состоянии дорожной сети региона, данные о необходимости развития дорожной сети); материалы экономических изысканий (данные о ежегодном ущербе регионального хозяйственного комплекса от воздействия наводнений на объекты дорожной инфраструктуры, данные о перспективах социально-экономического развития региона); данные гидрометеорологических наблюдений и исследований; данные опросов и анкетирования местных жителей и заинтересованных лиц по предлагаемым средствам гидрозащиты.
