Прорывы водных объектов и формирующиеся при этом катастрофические паводки относятся к числу особо опасных гидрологических явлений, увеличения числа которых следует ожидать в эпоху глобального потепления (Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата..., 2014). Оказывая негативное влияние на инфраструктуру и приводя к человеческим жертвам, эти процессы всегда были и остаются актуальными для изучения. Несмотря на имеющиеся на сегодняшний день разнообразные подходы, позволяющие исследовать разрушение плотин и формирование прорывных паводков, в отечественной практике, насколько известно авторам, отсутствуют комплексные модели, учитывающие как различные механизмы разрушения естественных грунтовых дамб (перелив, формирование фильтрационных каналов, термоэрозия), так и основную причину, провоцирующую эти процессы – рост уровня водоёма в результате притока воды с его водосбора. Часто используемые для исследования опасных явлений коммерческие модели FLO-2D (O'Brien et al., 1993), FLOW3D (Sheridan et al., 2005), TITAN2D (Sheridan et al., 2005), RAMMS (Christen et al., 2010) и т.д., являются дорогостоящими, требующими ежегодного обновления ключей, а в непростой политической обстановке возможность их приобретения и использования становится сомнительной. В этой связи развитие моделирования опасных гидрологических явлений как направления и создание отечественных моделей приобретает всё большую актуальность.
Авторы полагают, что теоретическая значимость исследования заключается в разработке комплексной математической модели, описывающей формирование критических уровней воды в озере, достижение которых запускает механизм разрушения моренных дамб путём либо перелива воды через гребень, либо фильтрации, либо термоэрозии, либо в результате сочетания этих факторов, и, собственно, формирование прорана и гидрографа прорывного паводка. Физические эксперименты дадут возможность верифицировать разработанную математическую модель путём сравнения наблюдённых в ходе экспериментов и рассчитанных характеристик (расходов воды, размеров проранов). Проведение физического моделирования позволит визуализировать процесс, воссоздать и рассмотреть различные варианты разрушения плотин. Этот аспект является крайне важным, поскольку именно от характера разрушения плотины и изменений прорана во времени зависит последующее формирование прорывного паводка. Предлагаемый подход позволит ответить на ряд принципиальных вопросов, актуальных не только с позиции фундаментальной науки, но и с практической точки зрения: оценить условия формирования критического уровня воды, при которых может начаться разрушение плотины, а также количественные характеристики прорывного паводка. Связь критических уровней с площадями водоёмов позволит по данным дистанционного зондирования отслеживать соответствующим службам состояние прорывоопасных озёр и заблаговременно принимать решения по объявлению ЧС и эвакуации населения в зонах подверженных опасным явлениям такого рода.