Природа наводнений в Петербурге
Наводнения занимают первое место из числа опасных гидрометеорологических явлений Петербурга по повторяемости, площади распространения и суммарному среднему годовому материальному ущербу.
Финский залив с прилегающей частью Балтийского моря образуют практически открытое водное пространство протяженностью около 600 км.
На рис. №1 показана спутниковая фотография участка Балтийского моря — Финского залива. При наличии устойчивого движения воздушных потоков (голубая стрелка) или нескольких циклонических явлений вдоль этого направления создаются условия для образования временных течений (на время действия устойчивых ветров) в верхних слоях вод финского залива, направление движения которых на Кронштадт и прилегающую к Невскому устью часть Финского залива.
На рис. №2 приведена схема восточной части Финского залива и Невской губы. Желтым цветом выделены остров Котлин и сооружения Комплекса Защитных Сооружений от наводнений (КЗС).
На территории Санкт-Петербурга наиболее опасными являются нагонные и зажорные наводнения.
Зажорные наводнения.
Одной из особенностей гидрологического режима Невы в период ее замерзания являются зажорные явления. Для формирования зажоров необходимо совпадение нескольких факторов, среди которых:
- резкое понижение температуры,
- наличие ледяной кромки на Неве
- высокий уровень воды в Ладожском озере.
Зажор — ледяная пробка, скопление внутриводного, рыхлого льда во время зимнего ледостава в сужениях и на излучинах русла, вызывающее подъём воды на некоторых участках выше уровня основного русла реки. Зажорные наводнения образуются в начале зимы и характеризуются значительным, однако меньшим, чем при заторе, подъёмом уровня воды и более значительной продолжительностью наводнения.
Рис. № 3 Схема русла Невы и опасных зон, где могут формироваться зажорные наводнения.
Как только водный поток выходит на спокойное течение с умеренной скоростью, начинается его интенсивная кристаллизация по всей толщине воды. Следующие зажоры появляются на поворотах Невы по той же схеме. В итоге, образуются ледяные пробки, что и приводит к повышению уровня воды.
За историю Петербурга наблюдалось свыше 80 зажорных наводнений, случавшихся на 22-километровом участке от Охтинского моста до Понтонной.
Нагонные наводнения.
Циклоны, пересекающие Балтийское море с юго-запада на северо-восток, формируют особого рода волну и увлекают ее в направлении устья Невы, где она встречается с естественным течением реки. Подъем воды усиливается из-за мелководья и пологости дна в Невской губе, а также сужающегося к дельте Невы Финского залива.
По степени опасности в настоящее время приняты следующие критерии подъема уровня воды (по данным измерений уровня у водомерного поста Горный институт):
150 см – критический уровень;
161 см – первая (неблагоприятная) отметка,
211 см – опасная отметка,
300 см – катастрофическая отметка.
По данным многолетних наблюдений, в Санкт-Петербурге зафиксировано 309 нагонных наводнений с подъемом воды более 160 см, из них 210 с подъемом более 210 см.
К основным факторам, обусловливающим формирование нагонных наводнений в Санкт-Петербурге, относятся:
- направление и скорость ветра, градиент атмосферного давления над Балтикой и Финским заливом;
- фоновый уровень Балтийского моря;
- длинная прогрессивная волна, возникающая при определенных синоптических условиях над Балтийским морем и проникающая в Финский залив;
- стоячие волны собственно Балтийского моря и Финского залива;
- приливы
История наводнений в Петербурге
Санкт-Петербург, расположенный в дельте Невы, за триста лет своего существования пережил более 320 наводнений. Наводнения становились темой городских преданий и отразились в художественных произведениях.
В XVIII столетии произошло 75, в XIX – 77, в XX – 138 наводнений, причем в первой половине XX столетия – 57, а во второй – 81 наводнение (рис. 1). Как видно, в XX веке частота их резко увеличилась. За семь лет нового тысячелетия уже произошло 15 наводнений.
Наводнения в Петербурге крайне нерегулярны: то по нескольку случаев в году, то с перерывами в несколько лет. Они возникают в любое время года и суток, чаще всего в сентябре – декабре (80%), а наиболее редко – в апреле и июле. Около 60% всех наводнений случаются в вечернее и ночное время.
На Неве никогда не бывало высоких сезонных паводков. Причиной подъема воды становились атлантические циклоны: юго-западные ветры вызывали нагонную волну из Финского залива, и она препятствовала свободному течению реки. Чаще всего наводнения наблюдались осенью — в сентябре и ноябре, крупнейшие из них случились в 1777, 1824 и 1924 годах.
Первое в истории Петербурга наводнение произошло 30 августа 1703 года. Вода поднялась на 2,5 м от уровня ординара, затопила Заячий остров и смыла часть леса, заготовленного для строительства крепости. Были приняты первые меры безопасности против внезапных подъемов уровня воды: «Так как при наводнении Заячий остров покрывался водою, то при построении крепости его несколько возвысили и даже увеличили насыпкою земли», — сообщает «Летопись Петропавловской крепости.», хранящаяся в Государственном музее истории Санкт-Петербурга.
Ординар — средний многолетний уровень воды в водоёмах, а также нуль футштока на водомерных постах, фиксирующий этот уровень. Колебания уровня отсчитываются выше и ниже ординара с точностью до сантиметра.
Футшток — уровнемер в виде рейки (бруса) с делениями, установленный на водомерном посту для наблюдения и точного определения уровня воды в море, реке или озере.
Пушка, установленная на Государевом бастионе Петропавловской крепости в 1703 году, выстрелом предупреждала о надвигающемся бедствии. С середины XVIII века сигнал об опасном подъеме воды подавали пушки Адмиралтейства. В 1873 году сигнальные орудия вновь перенесли в Петропавловскую крепость. Ежедневно с бастиона Нарышкина они давали полуденный залп, а при опасном подъеме воды несколькими выстрелами оповещали горожан о начале наводнения.
В 1706 году Петр I стал свидетелем одного из наводнений и оставил его описание в письме к А. Д. Меншикову: «Третьего дня ветром вест-зюйд такую воду нагнало, какой, сказывают, не бывало. У меня в хоромах было сверху пола 21 дюйм и по городу и по другой стороне по улице свободно ездили на лодках. И здесь было утешно смотреть, что люди по кровлям и по деревьям, будто во время потопа, сидели — не точию мужики, но и бабы».
Васильевский остров — одно из самых низменных мест города — по замыслу Петра I должен был стать центром столицы. В 1716-1717 годах был разработан проект его застройки. Чтобы предотвратить частые затопления острова, архитектор Д. Трезини предлагал поднять уровень почвы на 3 м, выкопать прямоугольную сеть каналов по образцу голландских и соорудить дамбы вдоль береговой линии. Проект был осуществлен частично. Каналы, прорытые вдоль линий Васильевского острова, оказались слишком узкими, и их вскоре засыпали.
С 1721 по 1724 год случилось три крупных наводнения. В эти годы Петр I издал несколько указов о защите от «прибылой воды»: жители прибрежных территорий были обязаны подсыпать и укреплять берега, повышать фундаменты строившихся зданий. В конце 1724 года во время наводнения государь, спасая утопающих рыбаков, сильно простудился, от чего скоро умер.
Очередное бедствие чуть навсегда не решило судьбу Петербурга: после наводнения 13 октября 1729 года император Петр II перенес столицу в Москву. Императрица Анна Иоанновна вернула С.-Петербургу его столичный статус в 1732 году.
В царствование Елизаветы Петровны значительных подъемов воды не было, но регулярные подтопления приносили немало неприятностей, поэтому императрица в течение всего царствования издавала указы о строительстве фундаментов «на фут выше прибылой воды».
Особенно бедственным было для столицы наводнение 1777 года: погибло около 1000 жителей, были разрушены многие деревянные дома и лавки, повреждена строившаяся гранитная Дворцовая набережная, уничтожены фонтаны Летнего сада. 10 сентября вода поднялась на 3,21 м и залила город. Императрица Екатерина II наблюдала разгул стихии из окон Зимнего дворца.
Рис. № 4 Изображение наводнения 1777 года на старинной гравюре
Наводнением 1777 года был разрушен острог, стоявший на берегу Невы. Все 300 заключенных погибли. Происшествие породило легенду о потоплении арестантов Петропавловской крепости.
Весть о беде, постигшей Петербург, дошла до Европы. М. И. Пыляев на страницах книги «Старый Петербург» воспроизвел немецкую гравюру конца XVIII века, изображавшую наводнение 1777 года. Видимо, художник пользовался словесным описанием или беглым наброском места происшествия.
Самое опустошительное наводнение, 79-е по счету, произошло 7 ноября 1824 года. Вода поднялась на 4,1 м выше ординара. Больше всего пострадали Галерная гавань, Васильевский остров и Петербургская сторона. На Невском проспекте вода доходила до Троицкого переулка (ныне улица Рубинштейна). Были залиты водой селения вокруг Екатерингофа и казенный чугунный завод. Погибло несколько сотен людей и тысячи голов домашнего скота, разрушены почти все деревянные строения на затопленной территории.
Стихийное бедствие 1777 года положило начало научным исследованиям проблемы. По указанию императрицы Екатерины II генерал-инженер Ф. В. Баур составил план Петербурга с обозначением мест наводнения, а академик Л. Ю. Крафт опубликовал научную работу, перевод которой был издан в 1795 году под названием «Известия и примечания о разлитиях воды в Санкт-Петербурге».
При императоре Александре I в 1804 году по проекту генерал-лейтенанта И. К. Герарда, архитектора Императорских водных строений, началось сооружение Обводного канала. В 1816 году строительство возглавил П. П. Базен — выдающийся французский инженер и ученый, математик и механик. Строительство Обводного канала было завершено в 1834 году. На «Плане столичного города Санкт-Петербурга», опубликованном в 1820 году, уже обозначен этот канал, названный Новым.
Рис. № 5 Изображение наводнения 1824 года на цветной гравюре
Рис. № 6 Изображение наводнения 1824 года
В 1824 году А. С. Пушкин не был в Петербурге, но великое бедствие стало темой поэмы «Медный всадник». Поэт документально воспроизвел картину петербургского потопа, о чем сообщил в предисловии: «Происшествие, описанное в сей повести, основано на истине… Любопытные могут справиться с известием, составленным В. Н. Берхом». Морской инженер и историк флота В. Н. Берх в 1826 году опубликовал «Подробное историческое известие о всех наводнениях, бывших в Санкт-Петербурге». Пушкин воспользовался также статьей «Письмо к приятелю о наводнении, бывшем в С.-Петербурге 7 ноября 1824 года» Ф. В. Булгарина, известного петербургского журналиста и издателя.
Воспоминания о наводнении 1824 года оставили А. С. Грибоедов, И. И. Мартынов — известный ученый и журналист, актер Императорского театра В. А. Каратыгин и другие очевидцы.
В 1888 году вышла в свет «Летопись петербургских наводнений 1703-1879 гг.», составленная П. П. Каратыгиным, известным литератором и племянником знаменитого актера. В книге собраны воспоминания очевидцев и предания, связанные с катастрофой 1824 года. Сохранились также изображения наводнения 1824 года, созданные по зарисовкам с натуры петербургскими художниками Ф. Я. Алексеевым, С. Ф. Галактионовым, Г. Г. Чернецовым.
В феврале 1825 года Александр I объявил конкурс на лучший проект защиты Петербурга от наводнений. П. П. Базен, один из пяти участников конкурса, предлагал отделить Невскую губу от Финского залива каменной плотиной. Дамба должна была пересечь залив между Лисьим Носом и Ораниенбаумом через остров Котлин.
Проекты обсуждались почти 30 лет, но губительные наводнения в это время не повторялись, и интерес к защитным мерам постепенно угас. В 1890 году вновь произошел подъем невской воды. Считается, что именно тогда Обводный канал предохранил город от катастрофического разлива Невы.
В год 200-летия С.-Петербурга произошло крупное наводнение. 12 ноября 1903 года уровень воды достиг 2,58 м выше ординара. Впоследствии это стихийное бедствие рассматривали как «предупреждение свыше» о начале неблагополучного для России периода войн и революций. Разрушения запечатлели петербургские фотографы. Впервые в истории города событие удалось снять на кинопленку. В память о наводнении были выпущены открытки с видами районов города, пострадавших от потопа.
Баржи, принесенных к Летнему саду во время наводнения.
Последнее катастрофическое наводнение произошло в Ленинграде 23 сентября 1924 года. Около полудня подул порывистый ветер, и начался быстрый подъем воды. В 13.20 из Петропавловской крепости раздались первые пять предупредительных выстрелов. Вода поднялась на 1,52 м, а к 15.00 начала заливать город. Ураганный ветер с корнями вырывал деревья, срывал крыши, валил телеграфные столбы, выбрасывал на берег баржи. Над городом пронеслось несколько смерчей — явление необычайно редкое для северных широт. С 16.30 ветер начал ослабевать, но подъем воды продолжался и достиг уровня 3,8 м выше ординара. Погас электрический свет, прервалась телеграфная и телефонная связь, остановилась работа городского водопровода. К 21.00 Нева вновь вошла в берега.
Во время наводнения 1924 года почти две трети территории Ленинграда находились под водой. Было повреждено более 5000 зданий, разрушено 19 мостов, 40 судов в морском порту затонули или были выброшены на берег. В Летнем саду погибло 550 вековых деревьев. Точных сведений о количестве жертв наводнения не сообщалось.
Рис. № 7. Схема низменных территорий дельты Невы, которые в первую очередь подвергаются затоплению.
Руководство Ленинграда извлекло уроки из катастрофы 1924 года. Институт коммунального хозяйства в 1932 году представил проект защитных гидротехнических сооружений, основанный на разработках П. П. Базена. Строительство предполагалось завершить к 1938 году, но после убийства С. М. Кирова строительство защитных сооружений в этот период перестало быть актуальным. К проекту дамбы вернулись в начале 1960-х годов после крупного наводнения 15 октября 1955 года и в связи с разработкой нового Генерального плана развития Ленинграда. Работы над проектом велись почти 20 лет. В 1979 году началось строительство дамбы, которое с перерывами продолжается до сих пор.
Восстановление скульптур Летнего сада
Ученые утверждают, что подъемы в устье Невы могут быть и значительно больше наблюдавшихся: по расчетам института «Ленгидропроект» с вероятностью 1 раз в 1000 лет подъем уровня воды в устье Невы может достигать 4,87 м, а 1 раз в 10000 лет – 5,40 м.
История становления службы наблюдений за изменениями уровня в Финском заливе
Первые наблюдения над уровнем Финского залива относятся к началу XVIII века и связаны со строительством г. Санкт-Петербурга и крепости Кронштадт на о. Котлин. В Невской губе и Финском заливе в разное время действовало более 30 пунктов водомерных наблюдений.
Во время Великой Отечественной войны наблюдения были почти полностью прекращены. Уровенные посты, находившиеся на территории или в зоне военных действий, очень пострадали, а частично были уничтожены.
В послевоенные годы началось интенсивное восстановление сети наблюдений. Состав наблюдений над уровнем был расширен; на водомерных постах, не оборудованных самописцами уровня, были введены наблюдения над сгонно-нагонными явлениями и учащенные наблюдения во время значительных подъемов уровня. К началу перестройки на участке г. Ленинград – г. Таллинн действовало 14 водомерных постов, из которых 8 были оборудованы самописцами.
Первые наблюдения за уровнем воды в районе створа защитных сооружений начаты в 1703 году у г. Кронштадта. Регулярные же 3-х срочные наблюдения начаты с 1806 года. Ряды наблюдений с 1806 по 1824 г. содержат много пропусков, а за период с 1825 по 1834 г. материалы утеряны. С 1835 г. были организованы 8-9 срочные наблюдения.
В конце 1897 г. на водомерном посту у г. Кронштадта был установлен самописец уровня, поэтому, начиная с 1898 г. по этому пункту имеются ежечасные уровни воды.
Кронштадтский футшток — один из старейших в глобальной сети уровневых постов Мирового океана.
Кронштадтский футшток
Для наблюдений за изменениями уровня воды в р. Неве в 1878 году был организован водомерный пост у Горного института.
Уровнемер у Горного инстута
В настоящее время наблюдения за уровнем ведутся на 10 метеостанциях восточной части Финского залива.
Рис. № 8 метеорологические станции, отслеживающие уровень подъёма воды
Данные измерений уровня с мареографа автоматически поступают на метеостанцию, пульт диспетчера порта и в Гидрометцентр синоптику. Если будет достигнута договоренность со странами Балтии (Прибалтика, Норвегия, Финляндия) об обмене такими данными, у синоптиков будет полная картина пространственно-временных колебаний уровня всего Балтийского моря. Это будет способствовать не только улучшению качества прогнозов уровня в ВФЗ и в устье Невы, но и уточнению общей теории Невских наводнений.
<