книги / Опасные природные процессы. Вводный курс

Гшва 11 Гешогические опасные природные процессы

11.8

Наводнения в горах и эрозия

11.8.1

Завальные и прорывные наводнения

Завальные и прорывные наводнения. От обвалов,

осыпей и лавин перегораживается русло, ущелье или горная долина, возни­ кает дамба, а за ней — озеро, которое затапливает определенную террито­ рию. Затем под напором прибывающей воды (ливень, паводок) происходит прорыв с образованием селевого потока. Следует отметить, что плотины высокогорных озер, подпруженных пульсирующими ледниками, весной не­ долговечны, они прорываются талой водой во внутренних полостях ледни­ ка. Всякий прорыв — это реальная опасность для нижележащих долин.

Вапреле 1964 г. в бассейне Зеравшана в районе поселка Айни в ре­ зультате ливневых осадков с северного склона Зеравшанского хребта в рус­ ло реки обрушился оползень объемом 20 млн м\ Образовался завал высо­ той 160 м, который перекрыл русло. За 12 дней выше завала образовалось озеро длиной 12 м и шириной 2 км, где скопилось 90 млн м3 воды. Беду удалось предотвратить за счет отвода волы каналом.

В1887 и 1931 гг. в результате прорыва дамб на реках Хуанхэ и Янцзы погибло 900 тыс. и 1 млн человек соответственно.

Такие наводнения имеют эпизодический характер, но по разрушитель­ ной силе нередко превышают другие виды паводков, поскольку объем воды, накопленной выше завальной плотины, может достигать нескольких кубиче­ ских километров, а время добегания волны после прорыва дамбы — исчис­ ляться минутами. В Альпах прорывы завальных озер и вызываемые ими на­ воднения за последние 30 лет наблюдались каждые 2—3 года. В Гималаях за предыдущие 200 лет зарегистрировано 35 катастрофических паводков, про­ изошедших по причине прорыва подпруженных оползнями или ледниками озер. Так, например, в 1930 г. в верхней части бассейна реке Шайок (приток Инда) образованная языком ледника перемычка в русле составила в ширину 2,5 км. Выше нее аккумулированный объем воды достиг 1,35 км'. При про­ рыве максимальный расход воды был равен 22 625 м3/с.

Ледник Медвежий на Памире в июне 1963 г. перегородил течение ре­ ки Абдукагор, образовалось подпрудное озеро, в котором скопилось около 16 млн м3 воды. 19 июня произошел прорыв подпруженного ледником озера, вызвавший мощный паводок с максимальным расходом воды 800—1000 м3/с

583

Раздег //. Опасные природные процессы

и разрушительный сель в долине реки Ванч. Это озеро несколько раз напол­ нялось и прорывалось, но в ноябре 1972 г. объем озера достиг 20 млн м\ и произошел прорыв поперек ледника по внутриледниковому сколу. Вода бы­ стро промыла огромный туннель в леднике и вода хлынула в Ванчскую до­ лину. Пик паводка превысил 1000 мУс. Благодаря принятым заранее мерам предосторожности удалось минимизировать потери. Но все же были разру­ шены несколько мостов, отдельные участки дороги и линии электропереда­ чи. Потом кровля тоннеля обрушилась, и снова возникла дамба. 3 июля был новый прорыв, но уже меньшей мощности.

В Ирландии возникают наводнения «йокуль-лауп» — это сбросы с лед­ никового поля Мирдальс, покрывающего вулкан Катла. Под действием вул­ каногенного тепла происходит внутреннее плавление льда, и весной, когда добавляется тепло атмосферы и лед становится менее прочным, происходят прорывы. Объемы сброса достигают 6 км1 воды.

Антропогенные причины наводнений. Прямые причины наводнений связа­ ны с проведением различных гидротехнических мероприятий и разрушением плотин. Косвенные причины — сведение лесов, осушение болот, промышлен­ ная и жилищная застройка. Это равносильно изменению гидрологического режима рек за счет увеличения поверхностной составляющей стока. В резуль­ тате уменьшается инфильтрующая способность почв и увеличивается интен­ сивность их смыва. Сокращается суммарное испарение из-за прекращения перехвата осадков лесной подстилкой и кронами деревьев. Идет всемирное сокращение лесов. Если свести все леса, то максимальный сток может воз­ расти до 300%. Осушение болот — естественных аккумуляторов стока увели­ чивает сток до 130—160%. Происходит также уменьшение инфильтрации изза увеличения водонепроницаемых покрытий и застроек. Рост водоупорных покрытий на урбанизированной территории в 3 раза приводит к увеличению паводков в 3 раза.

Хозяйственное освоение пойм также увеличивает максимальный сток.

В1959 г. во Франции рухнула плотина высотой 66 м из-за просадок грунта под ее основанием. Возникла огромная ударная волна объемом 25 млн м\

В1973 г. плотина Буффало-Крик не выдержала напора из-за ливней, высо­ та волны достигала 6 м, погибло 118 человек, ущерб составил 65 млн долл. Плотины усиливают эндогенную деятельность, провоцируя своей нагрузкой землетрясения. В 1963 г. в Италии в период заполнения водохранилища со­ шел оползень и заполнил его (240 млн м3). Волна от оползня перехлестну­ ла через плотину, как при цунами, в результате пострадал ряд городов в ни­ зовьях реки. Погибло 3 тыс. человек.

Американцы и англичане совместно провели исследование под названи­ ем «Стихийные бедствия: дело рук Бога или человека?» Вывод был ошелом­ ляюще неожиданным: зачастую главной причиной так называемых стихий­ ных природных бедствий является вмешательство человека! Землетрясения

инаводнения, засухи и взрывы подземных газов — ко всем эти губительным событиям человек тем или иным способом прикладывает свою руку. Имен­

584

Гшва // . Геологические опасные природные процессы

но поэтому в последние годы появился термин «рукотворные катастрофы», т.е. катастрофы, так или иначе связанные с деятельностью людей.

В последние десятилетия практически все реки Германии заковали в бе­ тонные берега, чтобы людям было легче управлять их течением. Несколько лет назад покрытые таким панцирем крупнейшие реки страны — Рейн, Мо­ зель, Инн не смогли справиться с обильным таянием снега, и уровень их поднялся более чем на 10 м выше обычного. Результатом стало катастрофи­ ческое наводнение, крупнейшее за последние 100 лет в Германии. Оно на­ несло большой урон хозяйству страны, хотя и обошлось, к счастью, без жертв. Летом 2002 г. значительная часть Европы также оказалась во власти наводнения.

Одним из основных ресурсов государства Бангладеш является древеси­ на. Продавая ее в Америку и Европу, эта небогатая страна получает валюту. В результате вырубки лесов реки в этой стране стали чаще выходить из бе­ регов. Так, в мае 1991 г. в Бангладеш произошло катастрофическое навод­ нение, унесшее 125 тыс. человеческих жизней.

Таким образом, многие катастрофы, причиной которых на первый взгляд кажется слепая стихия, на самом деле являются результатом дея­ тельности людей.

Человек — царь природы. Если мы и цари — то очень неграмотные, необученные и совершенно не знающие своего царства.

Прогноз и превентивные мероприятия наводнений завального и прорывно­

го типа. В основе прогноза наводнений такого типа лежат наблюдения за опасными оползневыми участками и пульсирующими ледниками. Аназизируется возможность их схода. Если оползень или ледник уже перекрыл до­ лину, и за ним возникает естественное водохранилище, наблюдения ведут непосредственно за состоянием образовавшейся плотины. Для ледниковой плотины наиболее опасным является весеннее время, когда лед под дейст­ вием весеннего солнца претерпевает резкие изменения: возникают трещи­ ны. промоины и таким образом готовится прорыв. Зачастую на таких пло­ тинах ведут геофизические мониторинговые наблюдения. В числе методов упреждения можно проводить раннее частичное вскрытие плотин для обес­ печения своевременного оттока.

11.8.2

Ветровая эрозия. Пыльные бури

В результате динамического воздействия ветра мо­ жет происходить выдувание слабо скрепленных частиц горных пород. В го­ рах возникают различные формы выветривания — это причудливого вида горные останцы, имеющие вид замысловатых фигур (рис. 11.65).

585

Раздел //. Опасные природные процессы

в подшипниках качения образуется заклинивание; оседая на обмотках электрических машин, пыль, уменьшает их тепло­

отдачу, что приводит к перегреву, уменьшает срок их службы; частицы угля и металлических руд при оседании на изоляторах и кол­

лекторах электромашин, на токоведущих частях вызывают короткие замы­ кания;

пыль и песок, занесенные в смазочные гидравлические и пневматические системы, увеличивают износ деталей, снижают точность работы механизмов и приборов;

внезапное увеличение момента, развиваемого тормозом, может привести к опасному росту инерционных нагрузок на элементы механизмов машин;

водорастворимая и гидрофобная пыль способствует увлажнению по­ верхности металлов и ее коррозии;

пыль увеличивает емкость воздушных конденсаторов, уменьшает резо­ нансную частоту и добротность контуров;

снижается качество радиоаппаратуры; вместе с пылью на изделия оседают споры грибков, при благоприят­

ных условиях они начинают развиваться; микробиологическая коррозия может поразить такие «несъедобные» ма­

териалы, как стекла оптических приборов.

При приближении пыльной бури необходимо по возможности все плот­ но укутать, помещения плотно закрыть, технику выключить.

Воздействие пыльной бури на население и животных:

могут быть засыпаны песком селения, одинокие путники, животные или караваны в пустыне;

песок вызывает удушье, что приводит к различным заболеваниям; могут разноситься опасные паразиты, которые являются причиной тя­

желого заболевания — болотной лихорадки; иногда от статического электричества возникают молнии, поэтому есть

вероятность поражения молнией; около домов образуются наносы песка высотой до 2 м, что затрудняет

выход из помещения.

Рекомендации для людей, застигнутых пыльной бурей:

находясь в автомобиле, закройте окна и оставайтесь внутри машины; если вы без автомобиля, подыщите заветренное место, прикройте голову

платком, лягте на живот, лицом к земле; если поблизости нет укрытия, лягте головой в направлении, противо­

положном ветру, лицом к земле, укутайте лицо повязкой, чтобы пыль не попадала в легкие;

главное — сохранять спокойствие, пыльная буря не представляет смер­ тельной опасности;

животные спасаются бегством всегда в направлении, противополож­ ном от движения пыльной бури.

588

Гшва II. Геологические опасные природные процессы

Воздействия пы \ьной оури на почву и урожай:

эродируются миллионы тонн почвы; наблюдается высыхание и сильное иссушение почвы;

огромные плошали полей и пастбищ оказываются занесенными бес­ плодной пылью;

растения имеют угнетенный вид, нижние листья желтеют, засыхает до 50—100%, наблюдается пожелтение колосковых чешуй до 10—50%.

отрицательное воздействие на формирование урожая зерновых культур; заносятся посевы яровых зерновых культур; возможно выдувание посевов зерновых культур;

наносится в целом значительный ущерб сельскохозяйственному урожаю.

Рекомендации:

произвести дополнительный полив орошаемых полей:

произвести учет колебаний и районирование увлажненных и сухих пе­ риодов в прошлом и выработать рекомендации для перспективного плани­ рования сельскохозяйственного производства.

Примеры неправильного землепользования, приводящие к усилению вет­

ровой эрозии почв. При изучении истории земледелия в Северном полуша­ рии обращает на себя внимание факт синхронного сельскохозяйственного освоения степей России и прерий Северной Америки. Начав практически одновременно варварскую, бессистемную распашку степей и прерий, а так­ же уничтожение древесно-кустарниковой растительности в степной области. Россия и Америка уже на рубеже XIX и XX вв. имели все предпосылки для первого в мире глобального экологического кризиса, вызванного массовой распашкой целины.

В Америке пик экологического кризиса, вызванного продолжающейся распашкой Великих Равнин, пришелся на 30-е годы XX в.

Освоение Великих Равнин имело очень важное значение для США. для истории развития страны и становления американской нации как таковой. Хозяйственное освоение Великих Равнин Северной Америки, расположен­ ных в центре континента, происходило в несколько этапов.

На первом этапе пионеры-переселенцы истребили более 100 млн голов диких копытных — бизонов и вилорогов, разгромили равнинных индейцев и лишили их земель, вытеснив в резервации. Колонизацию ускорило строи­ тельство трансконтинентальной железной дороги. Таким образом, был под­ готовлен плацдарм для земледельческого штурма прерий.

Следующий этап (1880—1910 гг.) ознаменовал собой земледельческое ос­ воение высокотравных прерий с годовым количеством осадков 600—700 мм. Основываясь на частной собственности на землю (согласно закону 1862 г.), американские фермеры создали знаменитый пшенично-кукурузный пояс Америки, позволивший ей в дальнейшем выйти в мировые лидеры по про­ изводству сельскохозяйственной продукции.

589

Раздел //. Опасные природные процессы

Начавшаяся в 1914 г. Первая мировая война вызвала резкое повышение цен на зерно. Необходимо было кормить свою армию и армии союзников. Было заново распахано 16 млн га низкотравных прерий, отличавшихся бо­ лее засушливым климатом. Тем самым хищническая распашка почв в США достигла апогея. Было окончательно нарушено экологическое равновесие прерий, началась великая засуха. Травы на перегруженных пастбищах были стравлены скотом до поверхности почвы, глубокие вспашки полностью на­ рушили структуру пахотных почв.

Комплекс этих негативных процессов вызвал невиданные в истории стра­ ны бури, бушевавшие в 1934—1935 гг. над Великими Равнинами. Централь­ ные штаты представляли собой «пыльную чашу». Фермеры были разорены и бежали на восток страны, пополнив армию безработных и обездоленных лю­ дей. Таким образом, «пыльная чаша» усугубила и обострила социально-эко­ логический кризис в стране. Пострадало 36 млн га земли, большинство этих земель стало непригодно для сельскохозяйственного применения. Убытки ис­ числялись многими миллиардами долларов.

Столь значительные природные катаклизмы произвели революцию в сознании американцев. В стране развернулась кампания по спасению поч­ вы и природных прерий вообще. Была принята и успешно осуществлена го­ сударственная программа, положения которой были полностью созвучны с учением российских ученых-степеведов.

Главными направлениями этой программы было: ежегодное обраще­ ние в залежь и залужение эрозионно опасных земель в сочетании с созда­ нием и реконструкцией защитных лесных насаждений.

Вконечном итоге, американцы восстановили свои низкотравные пре­ рии при помощи фитомелиорации, в настоящее время они используются в основном в качестве отгонных пастбищ, где на ранчо сосредоточено около 25 млн голов крупного рогатого скота. Сегодня земледелие в США распро­ страняется на запад до изопахиты (400 мм атмосферных осадков в год).

Вернемся из Америки на территорию России. Интенсивное земледель­ ческое освоение черноземной полосы России началось нарастающими тем­ пами в начале XIX в., что позволило ей выйти к середине века в лидеры на международном хлебном рынке. Особенно активизировался этот процесс в результате крестьянской реформы 1861 г.

Врезультате экстенсивного развития сельского хозяйства в 30-е годы XX в. распашка в степной зоне Европейской части СССР достигла своего предела. Результат — пыльные бури над Сальскими степями. Но, несмотря на это, были поставлены планы распашки восточной целины. Начавшаяся война несколько отодвинула сроки ее подъема. Мартовский пленум 1954 г. утвердил аграрную политику, ставшую роковой для степного ландшафта. Осваивать восточную целину призвали в основном комсомол — городских молодых людей, весьма далеких от сельского хозяйства, а тем более от идей рационального природопользования. Игнорируя рекомендации классиков

590