книги / Опасные природные процессы. Вводный курс

Рснде i /А Опасные природные npoueсы

Горная масса для селей образуется из продуктов разрушения горных пород. На ее образование уходит от 5—6 до 20—25 лет. Грязекаменные потоки про­ ходят значительно реже, мелкие и наносовидные — несколько чаще. В зо­ не БАМа крупные селевые потоки проходят 1раз в 20 лет, наносовидные — I раз в 3—5 лет.

По гранулометрическому составу твердой составляющей сели подразде­ ляют на грязевые, грязекаменные и водокаменные.

По состоянию воды селевые потоки могут быть связанными (структурны­ ми), где практически вся вода находится в оболочках мицелл, или несвязан­ ными, где имеется большое количество свободной воды и вода является транспортным средством.

Борьба с селевыми потоками. Методов прогнозов селей в обычном пони­ мании не существует. Для некоторых селеопасных районов установлена кри­ тическая сумма осадков за 1—3 суток (если сель ливневого происхождения) или критическая средняя температура воздуха за 10—15 суток (если сель гляциального происхождения). Известны отдельные удачные попытки одновре­ менного использования обоих критериев.

Для района станции Терская (Центральный Кавказ) установлено, что при слое осадков более 25 мм/ сутки и средней температуре более 10°С ве­ роятность селя составляет 100%. При меньшем количестве осадков и более низкой температуре воздуха вероятность селя резко падает.

Инженерные противоселевые мероприятия подразделяют на 4 группы: се-

чепропускные (отводы), селенаправляшие (подпорные стенки, опояски, дам­ бы). селесбрасываюшие (запруды, перепады, пороги) и селеотбойные (полузапруды, бумы, шпоры).

Самым распространенным мероприятием является строительство кас­ када запруд и селехранилищ путем возведения высоких плотин.

В 1967 г. в горах Заилийского Алатау в долине реки Малой Алмаатинки (ушелье Медео) вблизи г. Алма-Аты была построена плотина высотой 110 м. Сейчас ее нарастили до 150 м. Имеются водосбросные туннели. Плотина вы­ держала сели 1972 и 1973 гг. Объем селехранилиша составляет — 12,6 млн м1

П ротивоселевые сооружения:

плотины (земляные, бетонные, железобетонные), предназначенные для аккумуляции всего твердого стока. Имеют водосборные и водопропу­ скные узлы;

плотины фильтрующие с решетчатыми ячейками в теле. Позволяют про­ пускать жидкий сток и задерживать твердый (рис. 11.59);

плотины сквозные. Выполнены из соединенных между собой железобе­ тонных балок с целью аккумуляции крупных камней;

каскады запруд или низконапорных плотин; лотки и селедуки. Предназначаются для транзитного пропуска селевой

массы под и над дорогами; струенаправляющие дамбы и берегозащитные стенки. Служат для от­

вода селевых потоков и защиты пойменных земель;

572

Гi mi // . Геологические опасные природные процессы

водосборные траншеи и сифонные водосливы. Создаются для спуска моренных озер во избежание их прорыва;

поднапорные стенки для укрепления откосов; напорные стокоперехватывающие и водосбросные канавы. Служат для

перехвата жидкого стока со склонов и отвода его в ближайшие водотоки.

Рис. /7.59. Противоселсвые сооружения: I - поперечный профиль ва ia тер­

11.7.2

Лавина. Типизация. Основные характеристики

Лавина — снемсный смеси, массы снега на горных ааонах, пришедшие в дви­ жение, скользящие и низ*ирыющиеся. Возникновение лавин возможно во всех горных районах г ie устанавливается устойчивый снежный покров. Лавины движутся со среднем скоростью 20—30 М/С. Для схода снежных лавин необ­

573

Рейде i II Опасные природные проце сы

шин в плите и нарушение ее устойчивости. Особо неблагоприятные усло­ вия возникают при сильном снегопаде или при отложении метелевого сне­ га. когда возникает дополнительная нагрузка на потенциально неустойчи­ вый слой глубинной изморози.

Если в результате снегопада при сравнительно высокой темпера»уре воздуха образуется пушистый покров, на него в дальнейшем навевается метелевый снег, образующий снежную плит>, где происходит быстрая пере­ кристаллизация пушистого снега.

Неоднородность снежной толщи, особенно наличие в ней корок или слабых слоев, создает возможность схода тавин почти на всех стадиях раз­ вития снежного покрова. Поэтому на такие признаки следует обращать особое внимание.

Лавины, вызываемые перекристаллизацией снега, возникают обычно, когда на склоне есть потенциально неустойчивые однослойные или много­ слойные снежные плиты. На некоторых участках они находятся в локально неустойчивом состоянии и удерживаются на склоне за счет краевых усилий. Нарушение устойчивости этих плит может быть вызвано различными не­ предвиденными причинами (обрушение снежного карниза, падение камня, проход лыжника, 5 зарная волна от сверхзвукового самолета, неравномерная осадка снега под плитой и т.п.). Выдать прогноз времени схода лавин пра­ ктически невозможно. Поэтому ограничиваются оценкой вероятности схо­ да лавин и определением времени, когда наибо »ее целесообразно произво­ дить искусственное обрушение снега с лавиноопасных склонов.

С целью получения количественных характеристик снежного покрова для расчетов его локальной устойчивости на лавиноопасных склонах про­ водится шурфование снежной толши на заранее выбранных участках с пе­ риодичностью 10 дней. В это время определяют стратификацию снежной толщи, послойную плотность, пределы прочности снега на сдвиг по конта­ ктам слоев и на разрыв. Эти сведения дополняются данными зондирования снежного покрова на доступных склонах с помощью >зарного пенетромет­ ра. Если оказываются участки снежных плит с малым запасом устойчивости, то необходимо учитывать возможность уменьшения показателя локальной устойчивости снежного покрова вследствие дальнейших процессов перекри­ сталлизации. Если же выявляются участки локальной неустойчивости плит, то это указывает на лавинную опасность.

Для расчета изменений показателя локапьной устойчивости в промежут­ ки между обследованиями снежного покрова определяют интенсивность перекристалли »ации и вероятные изменения прочностных свойств снега с ис­ пользованием информации о метеорологических условиях и температуре снежного покрова. Таким же образом определяют прогнозные оценки веро­ ятного уменьшения устойчивости снежного покрова на основании прогноза метеорологических условий и температурного режима снежной толщи.

Особое внимание >деляется прогнозу лавин при ожидаемом резком по­ нижении температуры воздуха и при снегопаде. Понижение температуры

576

Раздел II. Опасные природные процессы

предупреждение снегонакопления в лавиносборах (сооружение камен­ ных стенок, деревянных щитов);

предупреждение соскальзывания снега со склонов (облесение склонов, застройка склонов снегосборных бассейнов, тормозящие постройки);

изменение пути движения лавин (лавинорезы, направляющие дамбы); пропуск лавин над защищаемыми объектами (навесы, галереи, тоннели). Ниже на рис. 11.63 представлена схема распределения различных за­

щитных сооружений по склону.

Снегоудерживающие

заборы Направление ветра

Рис. 11.63. Схема распределения противолавинных сооружений по склону

Единственная возможность спасти попавшего в лавину человека — это быстро и правильно организовать спасательные работы. При откапывании попавшего в лавину человека в течение 10 мин в живых остаются около 70%, через 1 ч — 30%, а после 2ч — менее 20%. Известны случаи, когда в живых оставались люди, засыпанные лавиной и откопанные через трое суток и бо­ лее, однако это исключительные случаи.

Если вы попали в лавину, следует не сопротивляться движению лавины, а, наоборот, стараться как бы плыть по течению, чтобы вынесло наверх или на боковую сторону.

578

Гшва 11. Геологические опасные природные процессы

Негативные последствия. Сели и лавины могут наносить все виды ущерба. Это связано с тем, что в горных районах люди селятся вблизи наиболее эф­ фективных сельскохозяйственных угодий, это. например, хорошие почвы у подножия гор. где большая мощность осадочного чехла, хорошие пастбища, лесоматериалы и наличие источников воды (как правило, долина реки) для поливного земледелия. Любые предгорья — это места значительной разгрузки циклонов и, следовательно, зоны периодических обильных увлажнений, что является необходимым условием для реализации селевых процессов со сторо­ ны гор. При этом мотуг быть повреждены не только селения, но и объекты инфраструктуры, например, мосты, дороги, линии электропередачи и др.

Лавины наиболее опасны для туристов. Как правило, вблизи лавино­ опасных участков располагаются турбазы, пролегают туристические маршру­ ты, реже дороги; возможно пролегание линий электропередачи. Поэтому наиболее значительным обычно бывает социальный ущерб, когда оказывает­ ся застигнутой в пути туристическая группа. Остальные виды ущерба малы, так как лавиноопасные зоны практически хорошо известны и в этих зонах запрещается размещение техногенных объектов.

Медленное сползание блоков также представляет опасность для распо­ ложенных на склоне строений. Это характерно для всего Кавказско-Сред­ неазиатского региона и Гималайского пояса. Например, в Кабуле в районе телевышки со склонов гор медленно сползающие огромные глыбы уже фа­ ктически нависают над домами афганцев. Остро стоит вопрос, как помочь в сложившейся ситуации, когда каждое землетрясение способствует очеред­ ной подвижке глыб.

11.7.3

Пульсирующие ледники

Под пульсирующими принято понимать ледники, которым свойственны периодические подвижки. Период пульсации может быть самым разным — от нескольких лет до нескольких десятков и сотен лет. Причем большинство пульсаций являются равномерно периодическими и не вызываются внешними факторами. Подвижки таких ледников легко прогнозировать. Ожидаемые негативные факторы: перегораживание боковых долин запрудами, за которыми образуются озера, способные впоследствии стать причиной прорывного наводнения.

Однако существуют и непредвиденные очень быстрые подвижки лед­ ников, которые сами по себе угрожают всему, что находится в долине схо­ да ледника. Ледовые лавины вызываются обрушением неустойчивых ледяных блоков (сераков) на ледопадах или с крутых либо нависающих частей языка ледника. Ледяные лавины, как правило, непредсказуемы. Тем не менее бы­ стрые подвижки ледников — явление закономерное, оно обусловлено неус­

579

Разбег II. Опасные природные процессы

тойчивым динамическим состоянием самих ледниковых систем. Когда внут­ реннее напряжение ледника достигает критических значений, превышающих сопротивление льда на разрыв и сдвиг, ледник начинает раскалываться по системе сколов и трещин на отдельные крупные пластины и блоки. Это рез­ ко меняет условия движения льда: медленное ламинарное течение льда сме­ няется быстрым глыбовым скольжением ледяных пластин и блоков по ложу

ивнутриледниковым разрывам и сколам. Как правило, это происходит на пе­ регибе ложа, называемого ледопадом. Это участок горного ледника, разбитый на многочисленные трещины и отдельные глыбы, часто меняющие свои фор­ мы, в месте крутого перегиба ледникового ложа в русле долины.

Ускорению движения способствует смазка плоскостей скольжения водно-глинистой эмульсией, которая образуется в результате фрикционно­ го таяния льда.

Выдающиеся ледовые катастрофы. В 1902 г. в первых числах мая со сто­ роны ледника Колка, расположенного на северном склоне Казбекско-Джима- райского горного узла, доносились постепенно усиливающийся треск льда и шум камнепадов. К вечеру 3 июля ледник начал быстро двигаться и превра­ тился в гигантский ледово-каменный сель, со страшным грохотом он прока­ тился вниз по долине, сметая все на своем пути. Были разрушены 17 мельниц

иместечко Темникау. где собирались больные, лечившиеся на кармадонских горячих источниках. Погибло 36 человек и более 1500 голов скота. Дно доли­ ны на протяжении 12 км было завалено сплошным слоем льда, снега и кам­ ня толщиной 50—70 м. Объем переместившихся масс составил 70—75 млн м\ Вечером 10 января 1962 г. на вершине Уаскаран (6768 м, хребет Кордиль­ ера-Бланка, Перу) обломился снежный карниз шириной около 1 км и толщи­

ной более 30 м. Около 3 млн м2 снега и льда обрушилось вниз со скоростью 150 км/ч, увлекая за собой каменные глыбы, песок и шебень. Через 7 мин лавина достигла городка Ранаирка и смела его, уничтожив по пути еще 6 не­ больших поселений. Лишь через 16 км, спустившись на 4 км и распластав­ шись по широкой долине на 1,5 км, лавина остановилась, запрудив реку. Погибло около 4 тыс. человек.

Через 8 лет трагедия повторилась. 31 мая 1970 г. в той же местности про­ изошло землетрясение, сорвавшее со склонов не менее 5 млн м2 снега и льда. По дороге снежная масса отколола значительную часть лежавшего ниже лед­ ника и спустила в небольшое озеро. Скорость лавины достигла 320 км/ч, а об­ щий объем — 50 млн м3. Лавина преодолела холм высотой 140 м, опять раз­ рушила заново отстроенный поселок Ранаирка и снесла город Юнгай. Масса снега, воды и камней прошла почти 17 км. Погибло более 18 тыс. жителей.

Недавнее трагическое событие связано со сходом огромного ледника в Кармадонскую долину. В ночь на 23 сентября 2002 г. льдины размером с железнодорожный вагон, двигавшиеся по руслу реки Геналдон с высоты около 4 км (за полчаса ледник прошел 25 км), уничтожили весь Нижний Кармадон. в том числе 15 жилых домов, пустовавший трехэтажный корпус местного санатория, базу отдыха с людьми. Обломки некоторых строений

580