ИСТИНА

Ряд опасных гидрологических явлений связан с водным и ледовым режимом реки. Высокие расходы воды во время половодья, а также ледовые заторы влекут за собой затопление населенных пунктов и хозяйственных объектов. Для прогноза зоны затопления во время наводнения используются экстраполяция кривой расходов воды Q=f(H) и карты и планы масштаба 1:2000 — 1:10000. Для более точного определения характеристик затопления используется метод математического моделирования, основанный на решении системы уравнений Сен-Венана в узлах расчетной сетки. В настоящее время в России применение детальной расчетной сетки для моделирования урбанизированных территорий не распространено, хотя такой опыт имеется. Традиционно моделирование затопления городской территории выполнялось с помощью выделения областей, в которых устанавливался повышенный коэффициент шероховатости, обычно равный 0,1. Линейные объекты, такие как противопаводковые дамбы, дорожные насыпи, учитывались в модели в виде отдельных областей, в которых прописывалась их высотная отметка и задавался соответствующий коэффициент шероховатости. Такой подход успешно используется в прикладной гидрологии, однако он не позволяет при моделировании затопления в городских кварталах учитывать гидравлическое сопротивление отдельных зданий, которое зависит от их формы и размера. В данной работе на примере города Великий Устюг предпринята попытка адаптировать двумерную гидродинамическую модель STREAM-2D (автор В.В. Беликов, ИВП РАН) к урбанизированным территориям с учетом всех жилых и хозяйственных строений. В качестве исходных данных о расположении построек использовался векторный слой города OSM, содержащий 3276 дома. Построение расчетной сетки производилось в сеткостроителе AutoMesh-2D, разработанном в Цзинаньском университете (Китай). Процесс построения состоял из пяти этапов: 1. Разделение области построения на отдельные участки, то есть на два класса: «дом» и «область затопления». 2. Разбиение линий на интервалы. 3. Непосредственно построение четырехугольной нерегулярной сетки по алгоритму Looping-Quard. 4. Ручная корректировка неправильно построенных ячеек. 5. Адаптация созданной детальной расчетной сетки для модели STREAM-2D. Апробация модифицированной гидродинамической модели была проведена на двух крупнейших наводнениях XXI века, произошедших в Великом Устюге в 2013 и 2016 гг. Сравнение с фактическими данными, полученными в ходе автоматического дешифрирования космического снимка Landsat-8, показало хорошее соответствие, относительная ошибка модели составила 7,5%. Исследование выполнено при поддержке гранта РФФИ № 18-35-00498 мол_а.