Близится начало очередного весеннего половодья. Помимо вопросов безо­пасности большая вода или, наоборот, засушливость – это ещё и экономичес­кий фактор. Особенно он важен и актуален для гидроэнергетики. 

В этой связи прогнозирование гидрологических явлений и его совершенствование без натяжек превращается в серьёзную государственную задачу. 

И потому вполне объяснимо, что её решением на новой технологической основе занялись на уровне российского правительства с привлечением специалистов, сил и средств Министерства природных ресурсов РФ, Росгидромета, а также Российской академии наук. 

Своё веское слово в этой работе уже сказали красноярские исследователи под руководством заведующего кафед­рой природообустройства Красноярского аграрного университета, профессора, доктора географических наук, инженера-гидролога Дмитрия Буракова. Они сумели в 1990-е годы разработать и внедрить автоматизированную технологию оценки динамики образования снежного покрова с расчётами формирующихся в нём запасов воды с целью прогнозирования притоков воды в бассейне Верхнего Енисея, в том числе в период снеготаяния. 

С водной стихией, которая, с одной стороны, дарит жизнь и экономическое благополучие, а с другой – способна разрушать, Дмитрий Бураков связал свою научную деятельность ещё в советские времена, когда работал заведующим кафедры гидрологии в Томском государственном университете, защитил док­торскую диссертацию и проводил исследования в многочисленных экспедициях. В 1987 году возглавил Красноярский филиал Сибирского НИИ гидрометеорологии. 

Сегодня Бураков осуществляет научное руководство группой разработки методов гидрологических прогнозов в Среднесибирском управлении по гидрометеорологии и мониторингу природной среды (Среднесибирское УГМС), а также лабораторией в Новосибирске, где проводится экспериментальная работа по созданию и совершенствованию методов гидрологических прогнозов относительно районов с бассейнами крупных рек и их основных притоков от Урала до Забайкалья. 

– О значимости гидрологии говорит уже то, что в Красноярске в 1980-х годах проектировалось отельное здание для профильного института, а видным учёным-гидрометеорологам, приглашённым из других городов, государство выделяло квартиры, – отметил Дмитрий Анатольевич. – Сегодня научные исследования выходят на новый технологический уровень.

По словам учёного, разработанная методика прогнозирования гидрологических явлений основывается на различных инструментальных измерениях, а также вычислениях, в том числе по определению запасов воды в снежном покрове. Ведётся ежедневный мониторинг метеорологических и гидрологических условий и снега в интересующих речных бассейнах с помощью стационарной сети метеостанций, наземных и авиационных маршрутных снегомерных съёмок, а также наблюдений из космоса.

В числе прочего измеряются высота снежного покрова и плотность снега. Путём умножения полученных данных определяются запасы воды в снежном покрове, выражаемые в миллиметрах слоя воды. Здесь требуется точность, так как даже в двух внешне одинаковых сугробах количество воды может быть разным. Да и самого снега где-то может быть больше, где-то меньше.

– К примеру, согласно многолетним наблюдениям, в районе выхода отрогов Саянских гор вблизи Красноярска запасы влаги в снежном покрове составляют в среднем 90–150 миллиметров слоя воды, – рассказал Дмитрий Бураков. – 

В то же время в горах объёмы снегонакоп­ления, а вместе с этим и запасы воды в снеге возрастают – прежде всего на так называемых передовых горных склонах (то есть на тех, которые обращены к преобладающим ветрам, – для Саян это западные, северо– и юго-западные склоны). В таких районах собирается до 400, а порой и до 1000 миллиметров слоя воды. Определённая часть этой влаги по мере таяния снега и выпадения осадков весной обязательно оказывается в речных притоках, формирующих в конечном итоге масштабы половодья и динамику наполнения водохранилищ у гидроэлектростанций. 

Упомянутая информация, пояснил исследователь, существенна и необходима при составлении гидрологических прогнозов. К слову, в бассейне Красноярского водохранилища максимальные запасы воды, как правило, скапливаются в районе реки Тубы и её притоков Кизыра и Казыра – там, где сходятся хребты Западного и Восточного Саяна. 

– Впрочем, не вся снежная вода, как известно, попадает в реки, – обратил внимание Дмитрий Анатольевич. – Какая-то часть влаги испаряется, другая – увлажняет почву, наполняет грунтовые воды. Однако, если осень выдаётся дож­д­­-

ливой, увлажнённая почва по мере зимнего промерзания становится настолько «спаянной» льдом, что в период весеннего снеготаяния перестаёт впитывать талую воду, из-за чего в грунт просачивается уже существенно меньше воды. В таких условиях значительная часть влаги от тающего снега и выпадающих дождей идёт в русла рек. Это также учитывается при составлении гидрологичес­ких прогнозов.

В свою очередь, замеры объёмов стока той или иной реки (или, иначе говоря, расхода воды в реке, измеряемого в кубических метрах в секунду) позволяют определить водоносность реки, которая непрерывно изменяется во времени и сама по себе косвенно характеризует состояние увлажнения речного бассейна. Расходы воды на гидрометеорологических станциях и постах замеряются ежемесячно. Непрерывно в течение года ведутся наблюдения за колебаниями уровней воды в реках. Между этими показателями (уровнями и расходами воды) устанавливается взаимосвязь, и на этой основе производятся вычисления ежедневного стока реки – то есть еже­дневных расходов воды. В дальнейшем с применением водно-балансовых и гидравлических расчётов выдаются прогнозы, сколько воды поступит в водо­хранилище. Расчёты проводятся на ЭВМ.

– Если прежде прогнозы основывались только на данных о количестве выпавших за зиму осадков, то сейчас методики сложнее, поскольку детальнее учитывают запасы воды в снежном покрове, динамику снеготаяния и водопроницаемость почвы, – обратил внимание учёный. – В частности, предложенные нашей исследовательской группой методы гидрологических прогнозов для Енисейского каскада ГЭС Центральная методическая комиссия Гидрометцентра России в 2008 году рекомендовала к внедрению. 

В настоящее время, отметил Дмитрий Бураков, уже сложилась практика составления долгосрочных (на период свыше месяца), среднесрочных (10–20 дней) и краткосрочных (менее 10 дней) прогнозов. Они необходимы для регионов с крупными речными артериями и гидротехническими сооружениями, так как с этим связана как система обеспечения безопасности территорий, так и экономика. 

Собственно, для гидроэнергетики в области прогнозирования наиболее важен второй квартал года: месяцы апрель-май-июнь. Ведь именно в этот период формируется весеннее половодье, самым непосредственным образом влияющее на объёмы наполнения водохранилищ. В конце марта выдаётся первый долгосрочный прогноз на второй квартал. В дальнейшем формируются прогнозы по месяцам и декадам. 

– Разумеется, для гидроэнергетиков желательны максимально точные прогнозы, однако совсем без погрешностей в прогнозировании пока не обойтись, – признал Дмитрий Анатольевич. – Прогностические методики предусматривают наличие так называемых допустимых погрешностей. Если реальная ошибка в прогнозе меньше допустимой, он считается оправдавшимся. В последние годы методы прогнозирования гидрологичес­ких явлений активно совершенствуются, их точность растёт. И красноярская наука остаётся здесь в авангарде. В частности, наша исследовательская группа принимает участие в выполнении Федеральной целевой программы «Развитие водохозяйственного комплекса Российской Федерации в 2012–2020 годах» (базовые проекты: разработка методических рекомендаций по краткосрочному и долгосрочному прогнозированию характеристик речного стока, притока воды к водохранилищам и других характеристик гидрологического режима периода половодья и дождевых паводков в бассейнах рек Российской Федерации).

К сведению

Министерству природных ресурсов РФ и Росгидромету поручено внедрить на государственной наблюдательной сети современные технологии измерения объёмов речного стока, проведение технической модернизации систем сбора, хранения и обработки гидрологической информации, подготовить предложения по оснащению государственной системы космического мониторинга Росгидромета оборудованием для приёма во всепогодном режиме спутниковых данных высокого разрешения. Кроме того, с учётом состоявшегося обсуждения Минприроды Росгидромету, МИДу и Минфину поручено в установленном порядке представить в правительство предложения о вступлении Российской Федерации в Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды. 

Комиссия поручила Росгидромету совместно с собственниками и организациями, эксплуатирующими гидротехнические сооружения (ОАО «РусГидро», ОАО «Красноярская ГЭС», ОАО «Иркутскэнерго», ОАО «Русал», ОАО «Якутскэнерго», ОАО «ГМК «Норильский никель»), разработать проекты поэтапной модернизации и развития сетей гидрометеорологических наблюдений в районах крупных объектов гидроэнергетики Сибири и Дальнего Востока для гидрометеорологического обеспечения их устойчивого функционирования.