В.И. Замай, к.т.н.
Институт автоматики и информационных технологий НАН КР
2014 год
ПРОБЛЕМЫ МОНИТОРИНГА СЕЛЕВОЙ ОПАСНОСТИ
ГОРНЫХ РАЙОНОВ КАЗАХСТАНА
Мониторинг селевой опасности горных районов Казахстана является чрезвычайно актуальной задачей, поскольку по количеству селевых явлений, частоте и масштабам катастрофических последствий, вызванных селями, Казахстан лидирует среди других стран ЦА и СНГ. При этом современные технологии контроля и предупреждения селевых проявлений и соответствующие им технические средства в ГУ «Казселезащита» МЧС РК практически не используются. Приведенная в статье информация может послужить основой при разработке и выполнении государственных целевых и научно-технических программ, направленных на предупреждение ЧС, защиту человека и среды его обитания от природных катастроф.
Ключевые слова: мониторинг, селевая опасность горных районов, автоматизированный сбор данных.
Введение.Изменение климата, интенсивное хозяйственное освоение регионов, подверженных стихийным бедствиям, урбанизация, усложнение производственных технологий ведут к росту риска подверженности населения чрезвычайным ситуациям. Мировая статистика свидетельствует, что за последние 40 лет ущерб от природных катастроф возрос в 9 раз, а их частота в 5 раз. Начиная с 1960 года, темпы роста экономического ущерба от стихийных бедствий опережают темпы роста объемов промышленного производства [1].
Республика Казахстан в силу своего географического положения не изолирована от вышеназванных мировых тенденций. Ежегодно прямой ущерб от чрезвычайных ситуаций в республике исчисляется суммой от 3,5 до 4,5 млрд. тенге (при отсутствии глобальных стихийных бедствий). По экспертным оценкам косвенный ущерб в этом случае оценивается суммой около 15–20 млрд. тенге и ущерб от гибели людей – компенсаций и лечения пострадавших – около 3 млрд. тенге. В общей сумме это может составлять до 25 млрд. тенге ежегодно [2].
В соответствии с «Концепцией предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и совершенствования государственной системы управления в этой области» [3] для решения поставленной задачи «…необходимо внедрение современных средств связи, развитие и модернизация (на основе современных информационных технологий) программно-технических средств Республиканской автоматизированной информационно-управляющей системы по чрезвычайным ситуациям» [3]. Для устойчивого управления Государственной системой предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций Концепцией предусматривается «…создание автоматизированной системы наблюдения за селевыми потоками; создание компьютерного банка данных природных и техногенных опасностей, создание единой информационно-коммуникационной системы мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций. Информационно-коммуникационная среда гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций должна иметь выход в сеть "электронного Правительства", быть совместимой с ней в программном и техническом отношении» [3].
Исследование проблемы. Однако на сегодняшний день в Республике отсутствует единый научный центр по комплексному исследованию проблем предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций [2].
В то же время зона формирования и разрушительного воздействия селей охватывает около 15% территории Республики Казахстан. Наиболее селеопасными районами на территории Казахстана являются северный склон Заилийского Алатау, Жетысуский, Кунгей, Терскей и Киргизский Алатау. На территории республики в пределах Казахстанского Алтая, Тарбагатая, Саура, Кетменя, Джунгарского, Терскей, Кунгей, Алатау, Киргизского хребта и хребтов Западного Тянь-Шаня выявлено 5140 селевых очагов и более 300 селевых бассейнов. По имеющимся данным [4], за период наблюдений, начиная с середины XIX века, в горных и предгорных регионах республики отмечено более 700 крупных селевых потоков различного происхождения. Сели возникают в основном при выпадении интенсивных дождей, активном таянии снежного покрова, прорывах горных (завальных, ледниковых, моренных) озер и внутриледниковых емкостей, обрушении современных морен, воздействии интенсивных подземных толчков при землетрясениях и др.
По данным МЧС РК [5] в зоне опасного влияния объектов хозяйствования расположено 2700 ледников, 596 моренных и ледниковых озер, 5650 селевых очагов, около 800 очагов лавинообразования, более 174 оползнеопасных участков, на селе-, лавино- и оползнеопасных участках г. Алматы, Алматинской, Восточно-Казахстанской, Жамбылской и Южно-Казахстанской областей. По заявлению вице-министра по ЧС РК, [5] «…на настоящий момент необходимо принять меры по оснащению организаций и учреждений, осуществляющих мониторинг окружающей среды и прогнозирование чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, современными техническими средствами и прикладными программами, создать единую информационную базу об источниках чрезвычайных ситуаций, масштабах чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера…»
На территории Казахстана в зоне воздействия селевых потоков находятся наиболее освоенные и густонаселенные районы, проживает более 6 млн. человек, расположены крупные города – Алматы, Талдыкорган, Шымкент, Тараз. В период с 1920 по 1999 гг. от селевых потоков здесь погибло более 1000 человек [5]. За последние 100 лет в горах Казахстана отмечалось более 800 случаев селевых потоков различного генезиса, многие из которых носили катастрофический характер и сопровождались значительными человеческими жертвами.
Особую озабоченность и тревогу вызывает южная столица Республики – город Алматы, расположенный на конусах селевых выносов горных речек Малая и Большая Алматинка. Глубина валунно-галечниковых отложений под городом составляет несколько сот метров, что говорит о многочисленности селевых явлений в различные исторические периоды. Примеры селевых потоков в недавнем прошлом также свидетельствуют об этом; наиболее мощные из них – Иссыкский сель 1963 года, Малоалматинский сель 1973 года, причиной которого стал прорыв естественной перемычки моренного озера № 2 на леднике Туюксу [4].
Через южную столицу проходят две селеопасные реки Алматинки – Малая и Большая, а если считать отдельно рукав первой из них – Весновку, то три, а в связи с расширением города в западном направлении добавилась и четвёртая – Каргалинка. В верховьях этих рек находится 20 ледников общей площадью 80 кв. км, зарегистрировано 13 действующих селевых очагов [6].
При этом нужно всегда помнить о том, что Алматы – это уникальный город, где сель может возникнуть внезапно, сразу после землетрясения, усугубляя опасность и внезапность возникновения ЧС.
По масштабам селевых явлений, частоте и катастрофическим последствиям, вызванным селями, Казахстан лидирует среди других стран Центральной Азии и СНГ. Согласно имеющимся оценочным расчетам [5], только прямой суммарный материальный ущерб от возможных селевых потоков в Казахстане может превысить 700 миллионов долларов США за селеопасный период и это, не считая возможных человеческих жертв, что не может быть оценено в денежном выражении.
Прогнозирование и предупреждение катастрофических паводков и селей усложняется дефицитом достоверной информации о чрезвычайных природных событиях и влияющих на них факторах ввиду недостатка имеющихся данных об этих явлениях за многолетний период предшествующих наблюдений, а также по причине сокращения сетей гидрологического и геологического мониторинга в постсоветский период.
Практикуемый в настоящее время ГУ «Казселезащита» аэровизуальный мониторинг источников селевой опасности не обеспечивает необходимой оперативности и точности определения уровня воды высокогорных озёр и, к тому же чрезвычайно дорог, причём проводится лишь в примыкающей к городу Алматы и Алматинской области горной зоне Заилийского Алатау.
При этом процесс автоматизации мониторинга источников селевой опасности пока не вышел за рамки опытно-экспериментальных работ [5], а, если называть вещи своими именами, то практически и не начинался.
Аналогичная ситуация имеет место и в Кыргызской Республике, а также в других горных и предгорных зонах стран ЦА и СНГ.
На семинаре, посвященном улучшению гидрометеорологического обслуживания и снижению уязвимости к стихийным бедствиям в Центральной Азии и на Кавказе [7] прозвучали намерения проводить работы по дальнейшему исследованию селей и совершенствованию противоселевой защиты в тесном сотрудничестве со специалистами таких государств, как Германия, Япония, Италия, США, Австрия и другими. Такое сотрудничество следует приветствовать и развивать, однако для получения реальных результатов уже сейчас можно было бы использовать инновационные разработки своих ближайших соседей – учёных Института автоматики и информационных технологий НАН КР, имеющих большой опыт и существенные результаты в решении этих проблем.
Научно-технические предпосылки решения проблемы. Учитывая тенденции роста числа природных катастроф, в Институте автоматики и информационных технологий НАН КР в последние годы были инициированы и успешно развиваются научные исследования по разработке и внедрению информационных технологий мониторинга и оповещения паводковых и селевых проявлений [8]. Результаты этих работ чрезвычайно актуальны и могут быть эффективно использованы в РК, поскольку его территория, как отмечалось выше, в значительной мере подвержена воздействию селевых и паводковых процессов.
Ценный опыт практической реализации современных информационных технологий мониторинга паводковых и селевых проявлений был получен учёными ИАИТ НАН КР при разработке и внедрении системы предупреждения о возникновении и прохождении катастрофических паводков и/или селей в случае выпадении ливневых дождей в бассейне реки Ала-Арча или прорыве подпруженных (прорывоопасных) озёр ледников Аксай, Ала-Арча и Адыгене, расположенных в зоне Киргизского хребта, и формирующих сток реки Ала-Арча [9].
Система была разработана специалистами ИАИТ НАН КР в 2011 году по заказу Кыргызской комплексной гидрогеологической экспедиции Госагентства по геологии и минеральным ресурсам при Правительстве КР.
Эксплуатация разработанной системы позволяет реально оценивать риски от опасности поражения катастрофическими паводками и селевыми потоками и оповещать, уже на ранней стадии начала природной катастрофы, жителей долины реки Ала-Арча и города Бишкек, а также многочисленных отдыхающих, посещающих Государственный природный парк «АЛА-АРЧА».
Эффективность и востребованность системы была продемонстрирована 31 июля 2012 года, когда в верховьях ущелья Адыгене около 9 час по местному времени произошёл прорыв естественной плотины высокогорного озера «Тез–Тор». При прохождении катастрофического паводка/селя по р. Адыгене сработала система оповещения, и аварийный радиосигнал был принят центральной станцией системы.
В целях предотвращения гибели людей – отдыхающих, находившихся на территории Государственного природного парка «АЛА-АРЧА», и персонала Парка администрацией были приняты экстренные меры по их предупреждению до появления большого потока воды. Все сотрудники Парка, жители и отдыхающие были заблаговременно эвакуированы.
На основе полученного опыта эксплуатации системы предупреждения и пожеланий пользователей системы разработчиками осуществлен комплекс работ по модернизации и техническому развитию системы оповещения, с целью придания ей функций мониторинга параметров окружающей среды (ПОС) горных территорий.
Для расширения спектра функциональных возможностей системы и повышения её надёжности разработан комплекс программно-аппаратных средств, который обеспечивает выход базовой станции системы оповещения в Интернет. Каждая базовая станция оснащена автоматизированным диспетчерским пультом оператора станции. Станции связаны с центральным сервером системы, который включает централизованную базу данных и позволяет посредством сети Интернет удаленно контролировать параметры окружающей среды, полученные со станций мониторинга [10].
Автоматизированная система мониторинга и оповещения (АСМО) имеет 2-х уровневую архитектуру. Реализация такой структуры позволяет операторам базовых станций мониторинга оперативно реагировать на возникновение катастрофических селей и паводков. В перспективе на основе АСМО может быть создан единый координационный центр, который будет контролировать селе-паводковую ситуацию в масштабах всей республики. При этом данные мониторинга будут доступны в режиме реального времени любому авторизованному пользователю сети Интернет.
Накопление необходимого объема данных измерений параметров окружающей среды, предшествующих возникновению катастрофических природных явлений, позволит в будущем определить их причину и заранее спрогнозировать подобные природные явления.
Например, мониторинг уровня горных (завальных, ледниковых, моренных) озер позволит вычислить время перелива и принять превентивные меры.
Функции безопасности и живучести системы мониторинга будут обеспечиваться специально разработанными алгоритмами функционирования АСМО и антивандальной подсистемой (АВП) видеоконтроля работы периферийной аппаратуры. Это позволит оперативно решать основные проблемы безопасности функционирования и вандалоустойчивости системы мониторинга, к которым относятся:
- состояние окружающей среды;
- проблемы контроля оборудования;
- предотвращение хищений и намеренных повреждений оборудования.
Антивандальная подсистема осуществляет видео фиксацию и передачу на базовую станцию системы оповещения зафиксированного изображения при появлении движущегося объекта в контролируемом секторе на расстоянии до 7 м. Видеоклипы записываются только в те моменты, когда в секторе контроля периферийной аппаратуры происходят какие-либо нештатные события.
При возникновении нештатной ситуации осуществляется немедленное оповещение оператора базовой станции, а также предупреждение (предостережение) потенциальному злоумышленнику о недопустимости с его стороны противоправных действий. При этом осуществляется воспроизведение заранее записанного звукового сообщения громкоговорителями, которые включаются при возникновении подобных ситуаций.
Ожидаемые результаты. В процессе выполнения проекта предусматривается разработка и внедрение инновационной технологии мониторинга и оповещения, включая создание и внедрение пилотного образца автоматизированной системы мониторинга и оповещения о катастрофических селях и паводках в одной из селеопасных зон Казахстана. На начальном этапе наиболее целесообразно это можно будет осуществить в примыкающей к городу Алматы горной зоне Заилийского Алатау.
В дальнейшем научные и практические результаты проекта, после его завершения, могут быть широко и эффективно использованы не только в Республике Казахстан, но и во всех странах Центральной Азии, а также в ряде других стран, подверженных риску селе-паводковых поражений.
При осуществлении комплекса НИР предусматривается решение следующих ключевых задач:
- выбор и исследование селеопасной зоны и объектов мониторинга;
- компьютерное моделирование распространения радиоволн диапазона 433 МГц и 2,4 ГГц в выбранных селеопасных зонах.
- разработка алгоритмического и программного обеспечения основных модулей системы мониторинга и оповещения;
- разработка программно-аппаратных средств системы мониторинга и оповещения;
- разработка антивандальной подсистемы для защиты периферийной аппаратуры АСМО от повреждений и хищений;
- разработка Интернет сайта АСМО ПОС горных территорий и базы данных паводковых и селевых проявлений;
- разработка конструкторской документации технических средств АСМО и изготовление макетного образца системы;
- изготовление пилотного образца АСМО и его внедрение на одном из селеопасных объектов Заилийского Алатау.
- будет представлен план применения инновационных технологий, разработанных в процессе реализации проекта.
План перехода к устойчивому развитию. При наличии конкретной заинтересованности государственных органов РК в эффективном решении проблемы защиты населения Казахстана от негативного воздействия окружающей среды на здоровье и безопасность появится реальная возможность расширения объёмов использования результатов проекта, на базе разработанной АСМО. Для этого может быть предусмотрено создание опытно-показательной автоматизированной системы и учебно-демонстрационного центра современных технологий мониторинга параметров окружающей среды горных территорий. Заинтересованными потребителями этой системы могли бы стать, в первую очередь службы МЧС и гражданской обороны (возможность проведения тренингов), а также производители электронной аппаратуры специального назначения. Население, проживающее в селеопасных зонах, оснащённых системами мониторинга и оповещения, будет обладать достоверной информацией об истинном состоянии природной среды и будет избавлено от недостоверных слухов и паники, которые могут быть достаточно опасны в условиях неизвестности оценки истинной обстановки. Таким образом, могут быть существенно улучшены также и социальные условия проживания населения в селеопасных зонах.
Стоимость создания и эксплуатации аппаратуры АСМО ничтожно мала по сравнению с выигрышем, который может быть получен при её использовании, за счёт сбережения материальных средств и человеческих жизней, которые будут сохранены в результате оперативного оповещения соответствующих служб реагирования и населения, проживающего на территории, подвергшейся стихийному бедствию. По весьма приблизительным расчётам (на основе данных [2]), без учёта косвенного ущерба, который реально может быть гораздо значительней в результате отсутствия достоверной информации о природной катастрофе, стоимость производства АСМО и её обслуживания (при обеспечении контроля уровней не менее 9 прорывоопасных высокогорных озёр) за первый год составит менее 10% от суммы сбережённых средств, не считая сохранения человеческих жизней. Таким образом, 1 вложенный тенге принесёт более 9 тенге прибыли. И это только в первый код эксплуатации системы, поскольку начиная со 2-го года и до 12-го года эксплуатации (полный средний срок службы технических средств радиотелеметрии по ГОСТ Р МЭК 870-4-93 [11] составляет 12 лет) затраты на разработку системы и её производство будут в этом случае исключены.
Кроме того, непрерывное автоматическое пополнение базы данных АСМО позволит в будущем осуществлять с высокой достоверностью оперативный прогноз селевой опасности зон, оснащённых аппаратурой АСМО.
Это позволит вывести на новый, более высокий уровень проблемы прогнозирования рисков от селевых катастроф.
Как видно, проект имеет большой коммерческий потенциал, (истинные масштабы которого ещё предстоит оценить соответствующими расчётами экономистов) поскольку за счет применения оригинальных технических решений будет создана уникальная автоматизированная система мониторинга и оповещения селевой и паводковой опасности, которая позволить реально оценить возможные риски, своевременно принять превентивные меры и сохранить человеческие жизни.
Разработчики проекта реально осознают возможности и сферу применения результатов проекта. Вполне очевидно – результаты проекта не смогут предотвратить разрушительных воздействий катастрофических селей, но своевременно оповестить о селевой опасности, точно указать очаг формирования и его параметры смогут однозначно. Это позволит смягчить катастрофические проявления селей и избежать человеческих жертв. И если учесть, что ущерб от гибели людей, выплат компенсаций и лечения пострадавших составляет около 3 миллиардов тенге ежегодно [2], то внедрение Общереспубликанской автоматизированной системы мониторинга и оповещения о катастрофических селях и паводках в горных зонах Республики Казахстан позволит, (за вычетом средств на создание системы, её внедрение и обслуживание), сэкономить государству не менее 2,65 млрд. тенге в год. (Наши расчёты, основанные на данных ущерба, приведенных в [2]). Конечно, проведенные расчёты в большой степени носят вероятностный характер, но вполне очевидно, что обладание достоверной информацией может дать достаточно весомый эффект. Например, своевременная информация о состоянии озера №2, могла бы предотвратить катастрофический Малоалматинский сель 1973 года. А это уже совсем другой порядок цифр, если учесть стоимость всех мероприятий, которые пришлось осуществить после воздействия селя и устранения его последствий. Применение предлагаемых технологий мониторинга и оповещения позволит кардинально изменить существующие подходы в борьбе с катастрофическими селями. Обладание достоверной информацией об угрозе природной катастрофы позволит применить точечные воздействия на возможный очаг опасности и принять своевременные превентивные меры. Возможно, что в большинстве случаев отпадёт необходимость в строительстве металлоёмких грандиозных селезащитных сооружений.
С освоением инновационных технологий мониторинга и оповещения, разработанных в проекте, может получить развитие новая концепция защиты от селевых поражений, вызванных прорывом высокогорных (завальных, ледниковых, моренных) озёр. И хотя по статистике на долю этих катастроф в зоне Заилийского Алатау приходится только 5% от общего числа селевых проявлений, набольшие разрушения, в прошлом происходили от селей именно этого типа [5].
Уникальность результатов разработки. Анализ научно-технической и патентной информации по доступным источникам показывает, что из имеющегося, достаточно обширного массива данных об известных разработанных и используемых системах мониторинга и оповещения паводковых и селевых опасностей, (которым располагают исполнители проекта), предлагаемая к реализации автоматизированная система мониторинга и оповещения [10] является уникальной, не имеющей близких аналогов и, в то же время, по сравнению с известными аналогами она не имеет ограничений по районам дислокации и условиям применения.
Известные зарубежные системы мониторинга природных опасностей используют для сбора и передачи информации устройства мобильной сотовой связи или спутниковые системы связи. Однако практически эти решения в большинстве случаев оказываются не приемлемыми и не могут гарантированно выполнять некоторые важные и жизненно необходимые функции. В условиях сложного горного рельефа местности и удалённости точек контроля природных катастроф, зон формирования и транзитного движения селей, контролируемые объекты мониторинга, требующие экстренного оповещения, зачастую оказываются вне зоны покрытия сетей сотовой связи. Использование для сбора и передачи данных спутниковых систем связи чрезвычайно дорого и по некоторым важным показателям (например, ограниченные возможности оперативного оповещения ЧС) не могут конкурировать с системами с автономными радиомодемами, используемыми в предлагаемой АСМО.
Предлагаемая научно-техническая разработка учёных Института автоматики и информационных технологий Национальной академии наук Кыргызской Республики является одной из немногих мировых технических достижений в области создания и внедрения новых информационных технологий по решению проблемы защиты человека от воздействия окружающей среды на здоровье и безопасность, и могла бы стать при её внедрении эффективным инструментальным средством МЧС РК, используемым для мониторинга и оповещения селевых и паводковых опасностей. Можно с уверенностью утверждать, что предлагаемая к разработке АСМО – это новый уровень технического оснащения ГУ «Казселезащита», начало создания электронной базы данных (БД) природных катастроф на территории РК, на первом этапе таких, как селевые и паводковые проявления.
Вместе с тем предлагаемая к разработке система мониторинга и оповещения представляет собой уникальный инновационный продукт (5 патентов КР на основные оригинальные технические решения) не только для оснащения селеопасных зон Казахстана, но и для других регионов земного шара, подверженных опасности селе-паводковых поражений и соответствует всем требованиям Закона Республики Казахстан «О государственной поддержке инновационной деятельности» [15] и «Программе по формированию и развитию национальной инновационной системы Республики Казахстан на 2005 – 2015 годы» [16].
Наличие потенциального спроса на результаты НИР. В связи с назревшей необходимостью – обеспечить безопасность жизнедеятельности населения РК от природных катастроф Правительством Республики Казахстан принят ряд важных постановлений, направленных на создание и внедрение систем комплексной безопасности, мониторинга и оповещения чрезвычайных ситуаций.
Ключевым, решающим фактором, который может, кардинальным образом решить проблему разработки и внедрения систем мониторинга и оповещения природных катастроф, является Закон Республики Казахстан «О чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера» [13]. Законом предусматривается: (Статья 14.): проводить «Мероприятия по предупреждению чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, … к которым относятся: – научные исследования, наблюдения, контроль обстановки, прогнозирование и оповещение об угрозе аварий, бедствий и катастроф, могущих привести к возникновению чрезвычайных ситуаций». Статья 15: «В основные задачи научных исследований в области чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера входит разработка методов мониторинга и создание банка данных чрезвычайных ситуаций, методов прогноза, предупреждения, мер контроля и средств защиты, целевых и научно-технических программ по прогнозированию, оценке последствий, предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Служба наблюдения, контроля обстановки и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера (сейсмологическая служба, системы селевого оповещения, контроля за радиационной безопасностью и другие) создаются при специально уполномоченных государственных органах и включаются в государственную систему предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций».
Это как раз именно те важные аспекты проблемы, существенная часть которых реализована в разработках Института автоматики и информационных технологий Национальной академии наук Кыргызской Республики.
Важным направляющим и дополняющим документом к упомянутому выше Закону является «Концепция предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и совершенствования государственной системы управления в этой области» [3].
Постановлением Правительства "О государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций" (ГСЧС) предусматривается, что ее задачами будут: «…организация разработки и выполнения государственных целевых и научно-технических программ, направленных на предупреждение ЧС, защиту человека и среды его обитания … создание и руководство соответствующими подсистемами наблюдения и контроля ГСЧС. Прогнозирование опасных гидрометеорологических явлений, селей, снежных лавин, … связанных с ними чрезвычайных ситуаций, своевременное оповещение об их угрозе …создание…служб мониторинга селей, оползней и лавин…» [14].
Объём деятельности. В результате выполнения НИР будет разработана автоматизированная система мониторинга и оповещения о селевой и паводковой опасности в горных зонах Казахстана.
На промежуточном этапе осуществления проекта будет изготовлен действующий макет АСМО и проведены его натурные испытания. На завершающем этапе проекта по результатам натурных испытаний макета АСМО будут внесены необходимые коррективы и изготовлен пилотный образец АСМО.
Внедрение программно-аппаратного комплекса – автоматизированная система мониторинга и оповещения о селевой и паводковой опасности в горных зонах Казахстана будет осуществлено (по согласованию с заказчиком) на одном из селеопасных объектов Заилийского Алатау. Наиболее целесообразно это можно осуществить в селеопасной горной зоне вблизи г. Алматы.
При реализации задачи – «Разработка плана применения инновационных технологий», целесообразно предусмотреть создание опытно-показательной автоматизированной системы и учебно-демонстрационного центра современных технологий мониторинга параметров окружающей среды горных территорий. На базе АСМО службы МЧС и гражданской обороны имели бы возможность проведения семинаров и тренингов по мониторингу природных опасностей.
Технический подход и методология.В процессе осуществления НИР предусматривается применение методов математического, компьютерного и физического моделирования.
На начальном этапе проведения работ по проекту, будет выбрана и исследована селеопасная зона и выявлены характерные точки контроля и измерения параметров окружающей среды.
На основе данных компьютерного моделирования распространения радиоволн диапазона 433 МГц в выбранных селеопасных зонах будут определены места расположения контролируемых станций, относительно базовой станции, которая может быть расположена на расстоянии до 10 км. При необходимости передачи на большие расстояния или при отсутствии прямой радиовидимости между контролируемыми и базовой станциями, будут определены места установки ретрансляторов радиосигнала. Сенсорная сеть, обеспечивающая сбор информации о ПОС в радиусе до 300 м и работающая в диапазоне 2,4 ГГц, будет сконфигурирована с учётом морфологии селевого русла, условий прямой радиовидимости между сенсорами и контролируемыми станциями, а также скрытности размещения сенсоров на местности, При этом будут определены оптимальные места установки датчиков селя, которые должны обеспечивать гарантированное срабатывание соответствующих датчиков при прохождении катастрофического селя и не повреждаться при прохождении в селевом русле паводков или селей небольших объёмов, которые не представляют реальной опасности.
Датчики уровней высокогорных водоёмов будут установлены на береговых склонах, при этом в блоке памяти контролируемой станции будет задано критическое значение уровня, при котором возможен перелив через перемычку контролируемого водоёма, и допустимая скорость изменения уровня. При возникновении чрезвычайной ситуации система немедленно прореагирует на это событие, и соответствующие службы реагирования получат сигнал оповещения для принятия экстренных превентивных мер.
В ходе разработки технических средств АСМО будет проведено макетирование основных модулей системы, лабораторные и натурные испытания приёмопередающего тракта при различных условиях прохождения радиосигнала в горной местности.
При осуществлении НИР будет реализован опыт специалистов ИАИТ НАН КР, полученный ими при разработке и внедрении технических средств и информационных технологий мониторинга и оповещения селевой и паводковой опасности в горных зонах КР, а также патенты исполнителей проекта, многолетние наработки и «ноу-хау» в области разработки систем передачи информации в горных зонах.
В соответствии с техническими требованиями АСМО будет осуществлять контроль широкого спектра ПОС, основными из которых могут быть следующие:
- уровни водотоков и высокогорных водоёмов,
- температура/влажность почвы и воздуха в зоне контроля,
- атмосферное давление в зоне контроля,
- наличие вибрации в контрольных точках,
- обнаружение движущихся объектов в контролируемой зоне.
Проводимые лабораторные, натурные и приёмо-сдаточные испытания АСМО будут оформляться соответствующими протоколами и актами.
Заключение. Рассматривая проблему предупреждения и защиты населения от природных катастроф в Казахстане с общегосударственных позиций необходимо иметь в виду следующие важные аспекты.
При сохранении существующих приоритетов технической политики и тенденций технологического развития страны все реальнее становится перспектива того, что Республика Казахстан уже через несколько лет столкнется с проблемой неспособности с помощью собственного национального научно-технического потенциала обеспечить потребности жизнедеятельности государства необходимыми современными техническими средствами и технологиями. Это неминуемо обречёт Республику решать внутренние проблемы за счет перманентной закупки дорогостоящей техники и технологий, попадая при этом в постоянную технологическую зависимость от внешних источников, что, в конечном счете, чревато подрывом национальной безопасности государства.
Литература
1. Микрюков В.Ю. Безопасность жизнедеятельности. Ростов-на-Дону, Феникс, 2007, 346 с.
2. Материалы заседания государственной комиссии МЧС МВД РК по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций. http://rus.emer.gov.kz/
3. Концепция предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и совершенствования государственной системы управления в этой области. http://ru.government.kz/
4. Чрезвычайные ситуации, возможные на территории Республики Казахстан и в регионе г. Алматы. http://www.chsnik.kz/
5. Селевые потоки. Материалы из Плана подготовленности Казахстана к природным катастрофам. http://refdb.ru/look/2537936.html
6. Андрей Свиридов, 12.08.2008. «Большой сель–1973: тридцать пять лет спустя». http://www.zakon.kz/
7. Улучшение гидрометеорологического обслуживания (информация о погоде, климате и гидрологии) и снижение уязвимости к стихийным бедствиям в центральной Азии и на Кавказе (Материалы регионального семинара). ГУ «Казселезащита». http://meteo.uz/rus/seminar/day1/index.php
8. Замай В.И. Исследование прогнозного фона паводковой и селевой опасности на основе данных мониторинга чрезвычайного события. // «Проблемы автоматики и управления», Бишкек, «Илим», 2008 – С. 97–103
9. Замай В.И., Ревтов А.Н. Система оповещения о селевой опасности в бассейне реки Ала-Арча. // «Электросвязь», № 10, 2010 – С. 22–24
10. Замай В.И., Добровольский Н.С. Автоматизированная система сбора и передачи данных для целей мониторинга параметров окружающей среды в бассейнах горных рек. //«ГеоРиск» №4, Москва, «Юнион Принт», 2012 – С. 64–68
- - Бишкек: Илим, 2014. №1. – С. 39–46
12. ГОСТ Р МЭК 870-4-93 Устройства и системы телемеханики.
13. Закон Республики Казахстан «О чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера» http://www.chsnik.kz/
14. Постановление Правительства от 28.08.1997 N 1298 * "О государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций" (ред. от 31.12.2003).
15. Закон Республики Казахстан «О государственной поддержке инновационной деятельности».
16. «Программа по формированию и развитию национальной инновационной системы Республики Казахстан на 2005 – 2015 годы».
