Мониторинг последствий наводнения в Оренбургской области при половодье на реке Урал в 2024 году

В апреле 2024 г. из-за значительного подъёма уровня воды при половодье в реке Урал в Оренбургской области некоторые населённые пункты оказались частично затопленными, включая города Оренбург и Орск. В зоне затоплений оказались тысячи домовладений, а их жители были эвакуированы. Гидрологический режим реки Урал в последние десятилетия характеризуется снижением максимальных расходов весеннего половодья и ростом меженных расходов, из-за чего существенно сократились частота и длительности заливаний. Это привело к интенсификации строительства в пойме реки Урал, в том числе жилищной и дачной застройки, в окрестностях Оренбурга. По этим причинам половодье 2024 г., не являющееся уникальным по высоте и длительности, может рассматриваться как исключительное событие с точки зрения ущерба объектам инфраструктуры на территории поймы реки.

В данном сообщении представлены результаты определения затопленных застроенных территорий в городах Оренбургской области при половодье на реке Урал в 2024 г., а также их сопоставления с границами заливаний при половодьях предыдущих лет.

Подъем уровня воды в реке Урал у г. Оренбург начался 27 марта 2024 г. с 230 см над нулём графика гидропоста и продолжался до 14 апреля, когда отметка достигла 11,85 м над нулём графика гидропоста (по данным сервиса allrivers.info). Это наивысшая отметка уровня воды за последние три десятилетия. В последний раз подобные гидрологические условия половодья наблюдались только в 1993 и 1994 гг. На основе водного индекса NDWI в системе «Вега-Science» было выделено водное зеркало на даты безоблачных спутниковых изображений Landsat-8, -9 и Sentinel-2, что позволило определить его площадь на указанные даты и установить положение границы затопления. Далее полученная карта затопления сопоставлялась с границами населенных пунктов, дорожной сетью по данным OpenStreetMap (openstreetmap.org), публичной кадастровой картой (pkk.rosreestr.ru) и картой типов земного покрова ESA WorldCover пространственного разрешения 10 м за 2020 г.. По спутниковым данным Sentinel-2 на июль 2023 г. экспертным дешифрированием были картографированы застроенные участки, попадающие в границы затоплений 1993, 1994, 2000 и 2024 гг. Для контроля использовались высокодетальные спутниковые изображения из открытых источников. Стоит отметить, что на период половодья 1993 и 1994 гг. доступно только по одному безоблачному спутниковому изображению Landsat 5, которые могут не охватывать период максимальной площади водного зеркала, из-за чего идентифицированная затопленная территория может быть меньше фактической.

Первый выход воды на пойму в окрестностях Оренбурга весной 2024 г. зафиксирован на спутниковых изображениях 4 апреля (рисунок 1) при превышении отметки по гидропосту 6,72 м. На эту дату было затоплено 14 % поймы на территории исследований. К 11 апреля площадь водного зеркала увеличилась до 37 % поймы при уровне воды 10,6 м. На 13 апреля 2024 г. отмечено максимальное заливание поймы – 43,9 % при уровне 11,7 м. После достижения максимальной отметки уровня воды в 11,85 м 14 апреля до 21 апреля отсутствуют безоблачные спутниковые изображения, поэтому период максимальной площади водного зеркала не охвачен данными дистанционного зондирования. Можно предполагать, что фактическая площадь затопления несколько больше, чем была зафиксирована 13 апреля.

Рисунок 1 — Продвижение волны половодья в окрестностях Оренбурга в апреле 2024 г.

К 22 апреля в результате падения уровня воды в реке Урал площадь заливания поймы сократилась до 23,6 %. Разлив реки Сакмара начался несколько позже, чем реки Урал, поэтому максимальная площадь водного зеркала (27,6 % площади поймы) здесь зафиксирована 21 апреля. В пойме Сакмары зафиксировано затопление только посёлка Татарская Каргала на площади около 2 га. Из-за облачности в первой половине мая отследить в полной мере динамику схода воды с поймы Урала и Сакмары не было возможности.

Всего в окрестностях Оренбурга кроме областного центра половодьем на реке Урал и его правом притоке Сакмаре затронуто 17 населённых пунктов, в границах которых общая площадь водного зеркала составила 5,3 тыс. га (16,4 % территории). Наиболее пострадали г. Оренбург, посёлки Ивановка, Южный Урал, Весенний, Чкалов и село Благословенка (рисунок 1).

Рисунок 2 — Спутниковые изображения (SWIR-NIR-RED) половодья на реке Урал 19.04.2024 (а, Sentinel-2), 28.04.1994 гг. (б, Landsat 5 TM), ЦМР (в) и затопленная застройка 2024 г. в границах половодий этих лет (I – 2024 г., II – 1994 г., III – абсолютные высотные отметки, м)

В результате половодья 2024 г. в Оренбурге и окрестностях оказалось затоплено почти 2 тыс. га застроенных территорий (включая дачные участки), большая часть из которых (1,7 тыс. га) находится и в границах затопления 1994 г. (рисунок 2), из которых 0,5 тыс. га было затоплено и в 2000 г. Среди затопленных участков преобладает малоэтажная застройка, в том числе садовые некоммерческие товарищества. Только два жилых комплекса на правом берегу Урала («Дубки» и «Гранд-Парк») являются многоэтажными. Согласно Публичной кадастровой карте Росреестра в зоне затоплений в Оренбурге и окрестностях оказалось более семи тысяч строений, в том числе 5,9 тыс. строений в границах затопления 1994 гг. и 1,9 тыс. – в границах затопления 2000 г. Под водой оказалось около тысячи километров различных дорог. По данным карты типов земного покрова ESA WorldCover половина всей затопленной площади в пойме Урала занята травянистой растительностью, лес и пахотные земли занимают примерно по 20 %, застройка и открытые почвы занимают по 3,4 % площади соответственно. Вся затопленная застройка расположена в пойме реки Урал, что подтверждается цифровой моделью рельефа FABDEM.

 Рисунок 3 — Пример застройки поймы реки Урал в селе Ивановка: а — 19.08.1992; б – 28.04.1994; в — 27.04.2000; г — 26.06.2013; д — 29.07.2023; е — 19.04.2024

Анализ разновременных спутниковых изображений показал, что значительные затопленные площади застройки в Оренбурге и окрестностях были освоены в последние 10-20 лет (рисунок 3). При этом жилые дома создавалась как в существующих дачных массивах, так и на месте сельскохозяйственных угодий, в том числе расположенных в границах заливания не только 1994 г., но и 2000 г.

В Орске максимальный уровень воды в реке Урал был отмечен 7 апреля (9,75 м над нулём графика гидропоста). Первое безоблачное спутниковое изображение половодья доступно на 11 апреля, когда уровень воды составил 8,3 м. Поэтому зафиксированная площадь затопления (8,8 тыс. га или 14,4 % площади города) может быть существенно меньше максимальной. На 6 мая уровень воды составил 3,1 м, что на 1,5 м больше меженной отметки. В пойме реки Урал в границах города Орск согласно данным ESA WorldCover примерно 41 % затопленной площади составляют луга, 24 % представлены пахотными землями и около 19 % – лесом. Площадь затопленной застройки составила 462 га.

В Орске по результатам экспертной интерпретации спутниковых изображений в зоне затопления оказалось 1,6 тыс. га застройки и дачных участков, а также согласно публичной кадастровой карте более 1,3 тыс. строений (рисунок 4). В границах половодья 1993 г. в зоне затопления расположено более 1000 га современной застройки и 677 объектов капитального строительства. Наводнение в Орске в 2024 г. носило характер стихийного бедствия во многом из-за разрушения дамбы, которая защищала микрорайон Старый город от подъёма воды в реке Урал, поскольку на остальной территории затопленными оказались преимущественно дачные посёлки.

 
Рисунок 4 — Затопленная застройка в границах города Орск: I – в зоне затопления 2024 г., II – современная застройка в границах половодья 1993 г., III – строения согласно публичной кадастровой карте; динамика прохождения половодья: IV – даты последнего наблюдения водного зеркала на 6 мая 2024 г.

В результате исследований определены площади наиболее пострадавших от наводнения населённых пунктов Оренбургской области, которые оказались в зоне затопления в результате половодья на реке Урал в 2024 г. Аналогичные по гидрологическим характеристикам весенние паводки на реке Урал уже наблюдались в 1993 и 1994 г. Несмотря на это значительные площади залитых в эти годы пойменных земель в последние два десятилетия подверглись хозяйственному освоению. В зоне затопления в городе Оренбург и окрестностях оказалось более 7 тыс. капитальных строений, ещё более 1,3 тыс. – в Орске.

Использование многолетнего архива данных дистанционного зондирования позволяет не только отслеживать последствия наводнений в результате паводков и разрушений гидротехнических сооружений, но даёт возможность и предварительно оценить риски затопления пойменных территорий в дополнение к специальным инженерно-гидрологическим изысканиям. Эта информация должна учитываться при составлении документов территориального планирования пойменных территорий, принятии решений о разрешении капитального строительства и других вариантах хозяйственного освоения. Для предупреждения подобных стихийных бедствий в дальнейшем требуются дополнительные детальные исследования предпосылок формирования достаточно редких гидрологических событий, а также мониторинг хозяйственного освоения потенциально затапливаемых пойменных территорий.