Выявление и анализ различий между наводнением и затоплением в городских районах

Когда городские улицы превращаются в реки

По мере того как экстремальные ливни всё чаще обрушиваются на растущие города, многие люди сталкиваются и с резко текущими уличными потоками, и с глубокими, стоячими лужами — но мы обычно называем всё это «наводнением». В исследовании показано, что объединение этих очень разных видов городской воды в одну проблему может вести к напрасным расходам, замедлять спасательные работы и даже стоить человеческих жизней. Чётко разграничив быстрое, похожее на реку наводнение и медленно уходящее затопление, авторы доказывают, что городские планировщики и экстренные службы смогут лучше защищать жителей в таких местах, как Чжэнчжоу (Китай), где смертоносные шторма уже выявили пробелы в существующей защите.

Два вида опасной воды

Проще говоря, в статье объясняется, что города во время сильных штормов сталкиваются с двумя основными водными угрозами. Наводнение возникает, когда вода извне — из рек, каналов или водохранилищ — врывается в город, быстро протекая по улицам, туннелям и станциям метро. В отличие от этого, затопление происходит, когда интенсивный местный дождь переполняет стоки и трубы, в результате чего вода скапливается в низменных местах, таких как путепроводы и ровные жилые кварталы. Оба явления могут топить машины, блокировать пути эвакуации и повреждать здания, но ведут себя по-разному: наводнения движутся быстро и наносят сильный удар, тогда как затопления, как правило, распространяются медленно и стойко задерживаются.

Уроки смертельного шторма

Авторы сосредотачиваются на ливне 20 июля 2021 года в Чжэнчжоу, когда за 24 часа выпало почти 700 мм осадков — более чем в три раза превышающее проектный норматив города. С помощью подробной компьютерной модели двух городских районов они реконструировали, как вода перемещалась по ландшафту. Юго‑запад расположен выше, северо‑восток — ниже, что создаёт естественные пути для стока и накопления воды. Их моделирование показывает, как вода от обширных осадков и возможных внешних притоков сочеталась, создавая в одних местах быстрые, опасные потоки, а в других — глубокие, упорные лужи, особенно в плотных жилых районах и вокруг длинных дорожных туннелей.

Преобразование расплывчатых суждений в числа

Городские чиновники часто опираются на приблизительные правила — например, на визуальную глубину воды — чтобы решить, имеют ли они дело с наводнением или с затоплением, и какую реакцию отправить. Авторы заменяют это основанное на опыте суждение пошаговым методом оценки, взятым из раздела математики, называемого «нечёткой» (fuzzy) оценкой, который предназначен для работы с расплывчатыми и неопределёнными ситуациями. Для каждого участка города они рассматривают, как быстро движется вода, какой объём проходит через поперечные сечения, какую глубину она достигает и насколько велика затронутая площадь. Быстрое течение и сильные потоки указывают на наводнение; большая глубина и широкое покрытие — на затопление. Метод затем относит каждый район к одному из нескольких уровней — от незначительного до очень опасного — и отмечает места, где оба типа угрозы перекрываются.

Где риски складываются

Применяя этот метод к Чжэнчжоу, исследователи выясняют, что затопление является доминирующей опасностью для большей части города: большие ровные кварталы собирают глубокую воду, которая медленно уходит, оставляя дороги и дома под угрозой долго после пика осадков. В то же время в некоторых зонах — особенно на востоке, с его туннелями и плотной застройкой — быстрое течение и глубокие лужи встречаются вместе. В этих перекрывающихся районах автомобили и станции метро сталкиваются одновременно и с сильным потоком, и с высоким уровнем воды, что существенно затрудняет эвакуацию и спасение. Исследование также показывает, что результаты отличаются в зависимости от сосредоточения людей и зданий: карты точек интереса выделяют места, где одно и то же количество воды представляет большую опасность, поскольку больше объектов и жителей оказывается под угрозой.

Руководство по более разумной защите городов

Для неспециалистов ключевое послание в том, что не все городские «наводнения» одинаковы — и что распознавание различий имеет значение. В районах, где преобладает затопление, города должны сосредоточиться на улучшении дренажа, хранении воды в прудах-резервуарах и поднятии уязвимых входов в дома, магазины и туннели. Там, где доминирует настоящее наводнение, более важны усиленные речные защиты, барьеры и сооружения для отвода потоков. В местах, где быстрое течение и глубокие затопления сочетаются, требуются оба набора мер и более тщательное планирование экстренных действий. Предлагая практичный способ маркировки каждого района как преимущественно наводнение, преимущественно затопление или рискованная смесь обоих, это исследование даёт более ясную схему того, как города по всему миру могут готовиться к следующему экстремальному шторму.

Цитирование: Zhou, J., Du, W., Liu, J. et al. Identifying and analysing the differences between flooding and waterlogging in urban areas. Sci Rep 16, 5195 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35296-w

Ключевые слова: городское наводнение, затопление, интенсивные осадки, риск наводнения, ливень в Чжэнчжоу