Сель (селевый поток) - это бурный грязевый или грязекаменный поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. Характеризуется резким подъемом уровня воды, волновым движением, кратковременностью действия (в среднем от одного до трех часов), значительным эрозионно-аккумулятивным разрушительным эффектом.
Селевые потоки создают угрозу населенным пунктам, железным и автомобильным дорогам и другим сооружениям, находящимся на их пути.
Непосредственными причинами зарождения селей служат ливни, интенсивное таяние снега, прорыв водоемов, реже землетрясения, извержения вулканов.
Все сели по механизму зарождения подразделяются на три типа: эрозионный, прорывной и обвально-оползневый.
При эрозионном вначале идет насыщение водного потока обломочным материалом за счет смыва и размыва прилегающего грунта, и затем уже формируется селевая волна.
Прорывной характеризуется интенсивным процессом накопления воды, одновременно размываются горные породы, наступает предел, и происходит прорыв водоема (озера, внутри ледниковой емкости, водохранилища). Селевая масса устремляется вниз по склону или руслу реки.
При обвально-оползневом происходит срыв массы водонасыщенных горных пород (включая снег и лед). Насыщенность потока в этом случае близка к максимальной.
Каждому горному району свойственны свои причины возникновения селей. Например, на Кавказе они происходят главным образом в результате дождей и ливней (85%).
В последние годы к естественным причинам формирования селей добавились техногенные факторы: нарушение правил и норм работы горнодобывающих предприятий, взрывы при прокладке дорог и строительстве других сооружений, порубки леса, неправильное ведение сельхозработ и нарушение почвенно-растительного покрова.
При движении сель представляет собой сплошной поток грязи, камней и воды. Крутой передний фронт селевой волны высотой от 5 до 15 м образует “голову” селя. Максимальная высота вала водо-грязевого потока иногда достигает 25 м.
В России до 20 % территории находится в селеопасных зонах. Особенно активно селевые потоки формируются в Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Дагестане, в районе Новороссийска, Саяно-Байкальской области, зоне трассы Байкало-Амурской магистрали, на Камчатке, в пределах Станового и Верхоянского хребтов. Они также происходят в некоторых районах Приморья, Кольского полуострова и на Урале. Еще в 1966 г. на территории СССР было зарегистрировано более 5 тыс. селевых бассейнов. В настоящее время их количество возросло.
На основе главных факторов возникновения сели классифицируются следующим образом:
Сели зонального проявления . Главным фактором формирования являются климатические условия (осадки). Носят они зональный характер. Сход происходит систематически. Пути движения относительно постоянны;
Сели регионального проявления . Главный фактор формирования – геологические процессы. Сход происходит эпизодически, а пути движения непостоянны;
Сели антропогенные . Это результат хозяйственной деятельности человека. Происходят в местах наибольшей нагрузки на горный ландшафт. Образуются новые селевые бассейны. Сход – эпизодический.
Ниже приведены еще несколько классификаций селей по различным признакам (табл. 6, 7).
Таблица 6
Классификация селей на основе первопричин возникновения
| Первопричины | Распространение и зарождение |
|
| Дождевой | Ливни, затяжные дожди | Самый массовый на Земле тип солей. Образуется в результате размыва склонов и появления оползней |
| Снеговой | Интенсивное снеготаяние | Происходят в горах Субарктики. Связаны со срывом и переувлажнением снежных масс |
| Ледниковый | Интенсивное таяние снега и льда | В высокогорных районах. Зарождение связано с прорывом талых ледниковых вод |
| Вулканогенный | Извержения вулканов | В районах действующих вулканов. Самые крупные. Вследствие бурного снеготаяния прорыва кратерных озер |
| Сейсмогенный | Сильные землетрясения | В районах высокой сейсмичности. Срыв грунтовых масс со склонов |
| Лимногенный* | Образование озерных плотин | В высокогорных районах. Разрушение плотин |
| Антропогенный прямого воздействия | Скопление техногенных пород. Некачественные земляные плотины | На участках складирования отвалов. Размыв и сползание техногенных пород. Разрушение плотин |
| Антропогенный косвенного воздействия | Нарушение почвенного растительного покрова | На участках сведения лесов, лугов. Размыв склонов и русел |
Классификация селей по мощности (по перенесенной твердой массе):
1. Мощные (сильной мощности), с выносом более 100 тыс.м3 материалов. Бывают один раз в 5–10 лет.
2. Средней мощности, с выносом от 10 до 100 тыс.м3 материалов. Бывают один раз в 2-3 года.
3. Слабой мощности (маломощные), с выносом менее 10 тыс.м3 материалов. Бывают ежегодно, иногда несколько раз в году.
Таблица 7
Классификация селей по объему единовременных выносов
Классификация селевых бассейнов по повторяемости селей характеризует интенсивность развития или селеактивность. По частоте схода селей можно выделить три группы селевых бассейнов:
– высокой селевой активности (с повторяемостью один раз в 3–5 лет и чаще);
– средней селевой активности (с повторяемостью один раз в 6–15 лет);
– низкой селевой активности (с повторяемостью один раз в 16 лет и реже).
Классифицируются сели также и по их воздействию на сооружения:
1. Маломощный – небольшие размывы, частичная забивка отверстий
водопропускных сооружений.
2. Среднемощный – сильные размывы, полная забивка отверстий, повреждение и снос бесфундаментных строений.
3. Мощный – большая разрушительная сила, снос мостовых ферм, разрушение опор мостов, каменных строений, дорог.
4. Катастрофический – полное разрушение строений, участков дорог вместе с полотном и сооружениями, погребение сооружений под наносами.
Иногда применяется классификация бассейнов по высоте истоков селевых потоков:
– высокогорные истоки лежат выше 2500 м, объем выносов с 1 км2 составляет 15-25 тыс.м3 за один сель;
– среднегорные истоки лежат в пределах 1000–2500 м, объем выносов с 1 км2 составляет
5–15 тыс.м3 за один сель;
– низкогорные истоки лежат ниже 1000 м, объем выносов с 1 км2 менее 5 тыс.м3 за один сель.
Сель (араб. — «бурный поток») — это поток массы с высокой концентрацией минеральных частиц, обломков горных пород, каменей. Масса эта представляет собой нечто среднее между жидкой и твердой массой. Возникают эти потоки внезапно, обычно в области сухих лугов и бассейнах небольших горных рек, хотя чаще всего в горах во время сильного и обильного дождя. Теперь подробнее.
Явление считается кратковременным, продолжается в среднем 1-3 часа. Сели (или селевые потоки ) имеют среднюю скорость движения, равную от 2-х до 4-х метров в секунду, однако они могут достигать и скорости 4-6 м/с, приобретая все более разрушительный характер. Проходящие сели оставляют за собой сухие русла. Бывает, что в руслах возникают небольшие ручьи. Лобовой части селей характерна форма вала из воды и наносов.
Причинами селей могут служить:
1)Сильные ливневые осадки.
2)Таяние ледников или снегового покрова.
3)Вырубка леса в горной местности (корни деревьев сдерживают почву горной местности, предотвращая тем самым возникновение селевых потоков), которая тесно связана с двумя предыдущими причинами.
Потенциальным селевым очагом являются селевые бассейны или селевые русла с большим количеством рухлообломочного материала и условий его скопления, превращающиеся в действующие сели в результате возникновения тех или иных условий обводнения (ливни, ледники и т.д.).То есть, если объяснять проще, опасными селевыми участками являются те, потоки которых при резком появлении большого кол-ва воды начинают нести с собой различные обломки деревьев, камни, мусор и/или другие вещи.
Кстати, выделяют три вида селевых очагов:
1)Селевой врез — возникшее в толще древних моренных отложений морфологическое образование.
2)Селевая рытвина — морфологическое образование линейного характера (характерно для скальных, залесенных склонов).
3)Очаги рассредоточенного селевого образования — густая, разветвленная сеть борозд сильно разрушенных горных пород.
Образование мелких селей из-за скоплений продуктов выветривания горных пород, приводит к формированию единого селевого русла.
ХОЧУ ПОЙТИ НАВЕРХ
сель это
сель что это
Сель (от арабского «сайль» - «бурный поток») водный, каменный или грязевой поток, возникающий в горах при разливе рек, таянии снегов или после выпадания большого количества осадков. Подобные условия характерны для большинства горных районов.
По составу селевой массы сели бывают грязекаменные, грязевые, водокаменные и вододресвяные, а по физическим типам - несвязные и связные.
Реферат: Сели
В несвязных селях транспортирующая среда для твёрдых включений - вода, а в связных - водногрунтовая смесь. Сели движутся по склонам со скоростью до 10 м/с и более, а объём масс достигает сотен тысяч, а иногда и миллионов кубометров, а масса 100-200 т.
Селевые потоки сметают всё на своём пути: разрушают дороги, строения и т.п. Для борьбы селями на наиболее опасных склонах устанавливают специальные сооружения и создают растительный покров, удерживающий почвенный слой на горных склонах.
Сель википедия
Поиск по сайту:
Сель — грязевой или грязекаменный поток, внезапно формирующийся в руслах горных рек в результате ливней, бурного таяния ледников или сезонного снежного покрова. Двигаясь с большой скоростью, на своем пути нередко производят крупные разрушения. В Перу в 1970 г. селевой поток разрушил несколько городов, погибло более 50 тыс.
человек, 800 тыс. осталось без крова. Все подвижки скальных пород и глиняных масс предваряются различными сигналами: образование новых трещин и расщелин в почве; неожиданные трещины во внутренних и внешних стенах, водопроводах, асфальте; падение камней; возникновение в верховьях селеопасных водотоков сильного гула, который перекрывает остальные шумы; резкое падение уровня воды в реках; проявление облака грязевой пыли, сопровождающего "голову" селевого вала.
Сели — паводки с очень большой концентрацией минеральных частиц, камней и обломков горных пород (от 10-15 до 75% объема потока), возникающие в бассейнах небольших горных рек и сухих логов и вызванные, как правило, ливневыми осадками, реже интенсивным таянием снегов, а также прорывом моренных и завальных озер, обвалом, оползнем, землетрясением.
Опасность селей не только в их разрушающей силе, но и во внезапности их появления. Селям подвержено примерно 10% территории нашей страны. Всего зарегистрировано около 6000 селевых водотоков, из них более половины приходится на Среднюю Азию и Казахстан.
По составу переносимого твердого материала селевые потоки могут быть грязевыми (смесь воды с мелкоземом при небольшой концентрации камней, объемный вес у=1,5-2 т/м3), грязекаменными (смесь воды, гальки, гравия, небольших камней, у==2,1-2,5 т/м3) и водокаменные (смесь воды с преимущественно крупными камнями, у==1,1-1,5 т/м3).
Многим горным районам свойственно преобладание того или иного вида селя по составу переносимой им твердой массы. Так, в Карпатах чаще всего встречаются водокаменные селевые потоки сравнительно небольшой мощности, на Северном Кавказе — преимущественно грязекаменные, в Средней Азии — грязевые потоки. Скорость течения селевого потока обычно составляет 2,5- 4,0 м/с, но при прорыве заторов она может достигать 8-10 м/с и более.
Последствия селей бывают катастрофическими. Так, 8 июля 1921 г. в 21 ч на г. Алма-Ату со стороны гор обрушилась масса земли, ила, камней, снега, песка, подгоняемая могучим потоком воды. Этим потоком были снесены находившиеся у подножия гор дачные строения вместе с людьми, животными и фруктовыми садами.
Что такое сель?
Страшный поток ворвался в город, обратил улицы его в бушующие реки с крутыми берегами из разрушенных домов. Ужас катастрофы усугублялся темнотой ночи. Слышались крики о помощи, которую почти невозможно было сказать. Дома срывались с фундаментов и вместе с людьми уносились бурным потоком.
К утру следующего дня стихия успокоилась.
Материальный ущерб и человеческие жертвы оказались значительными. Сель был вызван сильнейшими ливнями в верхней части бассейна р.
Малой Алмаатинки. Общий объем грязекаменной массы составил около 2 млн. м3. Поток перерезал город 200-метровой полосой.
Способы борьбы с селевыми потоками весьма разнообразны. Это возведение различных плотин для задержки твердого стока и пропуска смеси воды и мелких фракции пород, каскада запруд для разрушения селевого потока и освобождения его от твердого материала, подпорных стенок для укрепления откосов, нагорных стокоперехватывающих и водосборных канав для отвода стока в ближайшие водотоки и др.
Методов прогноза селей в настоящее время не существует. Вместе с тем для некоторых селевых районов установлены определенные критерии, позволяющие оценить вероятность возникновения селей. Так, для районов с большой вероятностью селей ливневого происхождения определяется критическая сумма осадков за 1-3 суток, селей гляциалъного происхождения (т.
Сель - нечто среднее между жидкой и твердой массой. Это явление кратковременное (обычно оно длится 1-3 ч), характерное для малых водотоков длиной до 25-30 км и с площадью водосбора до 50-100 км2.
Сель представляет собой грозную силу.
Поток, состоящий из смеси воды, грязи и камней, стремительно несется вниз по реке, выдергивая с корнем деревья, срывая мосты, разрушая плотины, обдирая склоны долины, уничтожая посевы. Находясь вблизи от селя, можно ощущать содрогание земли под ударами камней и глыб, запах сернистого газа от трения камней друг о друга, слышать сильный шум, подобный грохоту камнедробилки.
Опасность селей не только в их разрушительной силе, но и во внезапности их появления.
Ведь ливень в горах часто не охватывает предгорья, и в обжитых местах сель появляется неожиданно. Из-за большой скорости течения время от момента возникновения селя в горах до момента выхода его в предгорье исчисляется подчас 20-30 минутами. Вся площадь зарождения и воздействия селя называется селевым бассейном.
Вид селевого потока определяется составом селеобразующих пород.
Основные виды селевых потоков :
водокаменные (смесь воды с преимущественно крупными камнями, у==1,1-1,5 т/м3)
грязевые (смесь воды с мелкоземом при небольшой концентрации камней, объемный вес у=1,5-2 т/м3)
грязекаменные (смесь воды, гальки, гравия, небольших камней, у==2,1-2,5 т/м3)
Для возникновения селя требуется одновременно совпадение трех обязательных условий:
наличие на склонах селевого бассейна достаточного количества легко перемещаемых продуктов разрушения горных пород (песка, гравия, гальки, небольших камней);
наличие значительного объема воды для смыва со склонов камней и грунта и их перемещения по руслу;
достаточная крутизна склонов (не менее 10-15°) селевого бассейна и водопотока (русла селя).
Непосредственным толчком для возникновения селя могут быть:
интенсивные и продолжительные ливни;
быстрое таяние снегов и ледников;
землетрясения и вулканическая деятельность и др.
К возникновению селевых потоков часто приводят и антропогенные факторы: проводимые на склонах вырубка лесов, взрывные работы, разработка карьеров, массовое строительство.
Как подготовиться к селю
Обычно места, где могут сходить селевые потоки, известны.
Перед выходом в горы изучите эти места на маршруте своего движения и избегайте их, особенно после обильных дождей. Всегда помните, что застигнутому селевым потоком спастись почти не удается. От селевого потока можно спастись только избежав его. Перед оставлением дома, при заблаговременной эвакуации, отключите электричество, газ и водопровод.
Плотно закройте двери, окна и вентиляционные отверстия.
Заблаговременные мероприятия по предупреждению селей
В селеопасных районах устраиваются противоселевые дамбы и плотины для задержки твердого стока и пропуска смеси воды и мелких фракции пород, каскада запруд для разрушения селевого потока и освобождения его от твердого материала, подпорных стенок для укрепления откосов, нагорных стокоперехватывающих и водосборных канав для отвода стока в ближайшие водотоки и др., сооружаются обводные каналы, снижается уровень горных озер, укрепляется земля на склонах путем посадки деревьев, проводятся наблюдения, организуется система оповещения и планируется эвакуация.
Как действовать при селевом потоке
Услышав шум приближающегося селевого потока, немедленно следует подняться со дна лощины вверх по стоку, не менее чем на 50-100 м.
При этом нужно помнить, что из ревущего потока на большие расстояния могут выбрасываться камни большого веса, угрожающие жизни.
Действия после схода селевого потока
Окажите помощь пострадавшим и содействие формированиям и органам, разбирающим завалы и заносы по пути движения селя и в местах выноса основной массы селя.
Если Вы пострадали — постарайтесь оказать себе доврачебную помощь. Пораженные участки Вашего тела, по возможности, нужно держать в приподнятом положении, наложить на них лед (мокрую материю), давящую повязку. Обратитесь к врачу.
Методов прогноза селей в настоящее время не существует. Вместе с тем для некоторых селевых районов установлены определенные критерии, позволяющие оценить вероятность возникновения селей.
Так, для районов с большой вероятностью селей ливневого происхождения определяется критическая сумма осадков за 1-3 суток, селей гляциалъного происхождения (т.
е. образующихся при прорывах ледниковых озер и внутриледниковых водоемов) — критическая средняя температура воздуха за 10-15 суток или сочетание этих двух критериев
Состав селевых потоков
По составу этих материалов селевые потоки могут быть:
— водокаменные (вода с крупными камнями и скальными обломками);
— грязевые (смесь воды с мелкоземом и мелкими камнями);
— грязекаменные (смесь воды, мелкозема, гравия, гальки, камней).
Поэтому они очень тяжелые. Один кубический метр селевого потока (а это примерно объем твоего рабочего места вместе с партой) весит от 1200 до 2000 кг.
Иначе говоря, плотность селевого потока в зависимости от его структуры колеблется в пределах от 1,2 до 2,0 т/куб.м.
Вода в реке тоже тяжелая, но она течет плавно. А сель несется с гор со скоростью бегущего человека, а иногда и быстрее (до 40 км в час). Поэтому удар селевого потока равносилен удару движущегося автобуса, достигая величины 5-12 т/кв. м. Причем, после удара предмет не отбрасывает, а затапливает несущейся грязекаменной массой и тянет дальше вниз по течению в гуще многометрового потока.
Спастись удается в редких случаях, когда скорость и глубина потока значительно уменьшаются на пологих поворотах и нет крупных камней, наносящих смертельные травмы.
Места зарождения селевых потоков
В отличие от обвалов и оползней, которые происходят практически на всей территории нашей страны, селевые потоки зарождаются только в гористой местности и движутся, в основном, по руслам рек, либо по балкам (оврагам), имеющим в своих верховьях значительные уклоны.
Кроме того, для возникновения селя требуется одновременное совпадение еще трех обязательных условий:
— наличие на склонах селевого бассейна достаточного количества легко перемещаемых продуктов разрушения горных пород (песка, гравия, гальки, небольших камней);
— наличие значительного объема воды для смыва со склонов камней и грунта и их перемещения по руслу;
— достаточная крутизна склонов селевого бассейна и водопотока (русла селя), не менее 10-15 градусов.
Селевой бассейн
Селевым бассейном называют территорию, охватывающую: склоны, где накапливаются продукты разрушения горных пород и влага (зона селеобразования); истоки селя, все его русла (зона перемещения, транзита); затопляемые территории (зона селевых отложений).
Непосредственным толчком для возникновения селя могут быть:
— интенсивные и продолжительные ливни;
— быстрое таяние снегов или ледников;
— обрушение в русло рек большого количества грунта;
— прорыв моренных и завальных озер, искусственных водоемов;
— землетрясения и вулканическая деятельность (в сочетании с вышеперечисленными причинами).
Стадии селя
После дождей и землетрясений сель возникает не сразу, а проходит как бы через три стадии:
1. Накопление в верховьях селевого бассейна больших водогрязекаменных масс.
2. Быстрое перемещение водогрязекаменных масс сверху вниз по руслам горных рек или их долинам.
3. Затопление селевыми выносами пониженных участков горных долин, образование различных форм отложений.
Причина разрушения горных пород
Наличие на склонах гор и холмов прудов, озер, водохранилищ как бы означает, что первая стадия уже пройдена. Поэтому вся предупредительная работа при таких условиях направляется на недопущение их прорыва и формирование безопасного русла и места возможного селевого выноса.
Откуда же берутся продукты разрушения горных пород, образующие вместе с водой мощные потоки?
Главная причина разрушения горных пород заключается в резких суточных колебаниях температуры воздуха, что приводит к возникновению трещин в породе и ее дроблению.
Процессу дробления породы способствует также периодическое замерзание и оттаивание воды, заполняющей трещины. Кроме того, горные породы разрушаются за счет химического выветривания (растворения и окисления минеральных частиц внутрипочвенными водами), а также за счет органического выветривания под воздействием микроорганизмов.
Землетрясения, извержения вулканов, обвалы и оползни, движения ледников, также служат источниками накопления селевого материала.
Характеристика селевых потоков
Селевые потоки относительно кратковременны, их продолжительность колеблется от десятков минут до нескольких часов.
Это объясняется тем, что продукты разрушения горных пород почти одновременно вовлекаются в движение селевых масс по крутым руслам.
Скорости движения селей колеблются в пределах от 2-3 до 8-10 м/с, а иногда и более. Существенным является то, что сель в отличие от водного потока движется неравномерно, отдельными валами — то замедляя, то ускоряя движение. Задержки (заторы) селевой массы происходят в сужении русла, на крутых поворотах, в местах резкого уменьшения уклона.
Если обычно скорость течения селевого потока составляет 2,5-4,0 м/с, то после замедления, при прорывах заторов она может достигать 8-10 м/с.
Крутой передний фронт селевой волны высотой в 5- 15 ж образует «голову» селя. Максимальная высота вала водогрязевого потока достигает 20-25 м. Сель можно характеризовать также средними размерами его поперечного сечения (ширина, глубина) и протяженностью русла.
Типы селеобразования
Ширина селя зависит от ширины русла, по которому он движется, и колеблется в пределах 3-100 м.
Глубина потока может составлять 1,5-2 м (сели значительной глубины), 10-15 м и более (катастрофические сели). Протяженность русел селей доходит до нескольких десятков километров.
Эти характеристики прямо зависят от вышерассмотренной структуры (состава) селевого потока и от типа механизма зарождения селя. Ученые выделяют три таких типа селеобразования.
При эрозионном механизме вначале идет насыщение воды обломочным материалом за счет смыва и размыва поверхности селевого бассейна и затем — формирование селевой волны в русле; насыщенность селевого потока здесь ближе к минимальной, а движение потока контролируется руслом.
При прорывном механизме водяная волна превращается в селевую за счет интенсивного размыва и вовлечения в движение обломочных масс; насыщенность такого потока высока, и, как следствие, переработка русла наиболее значительна.
При обвально-оползневом механизме происходит срыв массива водонасыщенных горных пород (включая снег и лед), насыщенность потока и селевая волна формируются одновременно; насыщенность потока в этом случае близка к максимальной. Максимальные размеры в поперечнике крупнообломочных включений (валунов, скальных обломков) для несвязных водокаменных селей могут составлять 3-4 м, а для связных густых грязекаменных селей — 8-10 м. Подсчитайте, сколько весят такие обломки!
Антропогенные факторы
В последние годы к естественным причинам формирования селей добавились антропогенные факторы, то есть те виды человеческой деятельности, которые вызывают формирование селей или их активизацию.
К таким факторам относятся:
— вырубка лесов на горных склонах;
— деградация почвенного покрова нерегулируемым выпасом скота;
— неправильное размещение отвалов отработанной породы горнодобывающими предприятиями;
— взрывы при строительстве железных и автомобильных дорог и различных сооружений;
— недостаточная рекультивация земель после вскрышных работ и нерегулируемый сброс воды из ирригационных сооружений на склонах;
— ухудшение почвенно-растительного покрова отходами промышленных предприятий.
Так, уничтожение растительности, разработка карьеров, подрезка склонов дорогами, массовое строительство на склонах привело к развитию селевых явлений почти на всем Черноморском побережье Кавказа (от Новороссийска до Сочи).
Все работы, похожие на Реферат: Сели
ОБЖ
7 класс
4.4. Сели и их характеристика
Сель , или селевой поток , - это бурный временный горный поток, состоящий из смеси воды и большого количества обломков горных пород - от глинистых частиц до крупных камней и глыб.
Сель возникает внезапно в бассейнах небольших горных рек. Опытные туристы, путешествующие в горных районах, никогда не останавливаются на ночёвку в оврагах или поймах рек. (Пойма реки - это часть дна речной долины, покрываемая водой в половодье или во время паводков.) Путешественники знают, что в этих местах их может застать врасплох паводок или сель.
Селевой поток, несущийся с большой скоростью вниз по долине реки, подхватывает всё: валуны, деревья, различные горные породы. Это грозное явление возникает в горах с континентальным климатом, где резкие перепады температуры интенсивно разрушают горные породы и на склонах гор скапливается много продуктов разрушения (рыхлых пород).
Во время сильных ливней или дружного таяния снега рыхлые породы смываются образовавшейся водой и превращают водные потоки в грязевые или грязекаменные потоки - сели.
Формирование селей обусловлено сочетанием определённых условий: во-первых, наличием селеформирующих грунтов, которые являются источниками твёрдой составляющей селя; во-вторых, наличием источников интенсивного обводнения этих грунтов, а также достаточной крутизной склонов гор в этих местах.
Источниками твёрдой составляющей селевого потока могут быть рыхлообразные материалы горных пород, возникающие в результате осыпей, оползней и обвалов, а также завалы и загромождения, образовавшиеся предыдущими селями. Для высокогорных районов с развитыми ледниками источниками твёрдрй составляющей селей являются ледниковые отложения - морены.
Они состоят из смеси самых разных обломков пород: от крупных глыб до песка и глины.
Источниками водного питания селей являются дожди и ливни, а в высокогорных районах - вода, образовавшаяся при интенсивном таянии ледников и снега, а также при прорыве ледниковых или моренных озёр.
Каждому горному району свойственны свои причины возникновения селей.
Например, на Кавказе в 85% случаев сели происходят в результате обильных дождей.
При движении сель представляет собой сплошной поток грязи, камней и воды. Длина русла селя может быть от 10-15 м (микросель) до нескольких десятков километров. Крутизна склона в верхней части составляет 25-30°, в нижней - 8-15°. При меньших уклонах движение селей затухает. Скорость движения селевого потока может достигать 35 км/ч.
Крутой передний фронт селевой волны мощных и катастрофических селей может достигать шириной 5-15 м, маломощных - 1-2 м.
Ширина селевого потока колеблется от 3-5 до 50-100 м.
Продолжительность селей колеблется от десятков минут до нескольких часов. Большинство зарегистрированных селей имели продолжительность 1-3 ч.
Что такое сель? Описание, возникновение, угроза
Иногда сели могут проходить волнами продолжительностью 10-30 мин, через небольшие промежутки времени.
Максимальный размер (в поперечнике) валунов и скальных обломков, выносимых селями, может быть 3-4 м и более. Масса таких глыб может составлять до 300 т.
Для большинства селевых бассейнов России характерны сели малой и средней мощности. Крупные катастрофические сели в каждом отдельном районе - явление редкое, и их повторяемость составляет 1 - 3 случая за 100 лет.
Необходимо отметить, что в России до 20% территории находится в селеопасных зонах. На территории России зарегистрировано более 3 тыс селевых бассейнов.
Селевые потоки формируются в горах Кабардино-Балкарии, Северной Осетии, Дагестана, Камчатки, Приморья, Кольского полуострова и Урала.
Воздействие селевых потоков на различные сооружения зависит от суммарного объёма селевого выноса. По этому признаку сели подразделяются на маломощные, среднемощные, мощные и катастрофические.
Суммарный объём селевого выноса составляет:
- в маломощном селе - 10 000 м3;
- в среднемощном селе - 20 000-100 000 м3;
- в мощном селе - 100 000-900 000 м3;
- в катастрофическом селе - более 1 000 000 м3.
От мощности селя зависит и характеристика воздействия селевых потоков на различные виды сооружений.
Маломощные селевые потоки могут вызвать частичную закупорку отверстий различных водопропускных сооружений. Среднемощные селевые потоки могут полностью блокировать отверстия водопропускных сооружений, повреждать и сносить бесфундаментные строения.
Мощные селевые потоки несут в себе большую разрушительную силу, могут разрушать опоры мостов, каменные строения, дороги. Катастрофические селевые потоки могут привести к разрушению целых строений, участков дорог, а также погребению различных сооружений под селевыми наносами.
Это интересно
Для примера рассмотрим последствия катастрофического селевого потока, обрушившегося в 1921 г. на бывшую столицу Казахстана город Алма-Ату. 8 июня 1921 г. весь день в предгорьях Алма-Аты шли ливневые дожди. Горы были закрыты тёмными тучами. Это привело к образованию катастрофического селевого потока. Гигантский грязевой поток двигался с гор со скоростью 15 км/ч. Вал грязи и камней высотой до 5 м и шириной 200 м надвигался на город.
Вес некоторых камней достигал 200 т. Вслед за первым грязевым потоком на город в течение часа обрушилось несколько селевых волн, следовавших одна за другой с незначительными интервалами. Общий объём селевого выноса составил более 1 млн м3 (общий вес камней, принесённых селем, составил более 3 млн т).
По имеющимся данным, в Алма-Ате в результате селя погибло более 500 человек, сотни получили травмы. Сель разрушил 65 жилых домов и 174 хозяйственные постройки.
Алмаатинцам потребовалось немало сил и времени для восстановления города.
Проверьте себя
- Сочетание каких условий необходимо для селевого потока?
- Перечислите основные компоненты селевого потока.
- Как подразделяются селевые потоки по мощности их воздействия на окружающую среду? Перечислите основные критерии, определяющие это деление.
- Чем опасен селевой поток?
После уроков
Если вы когда-нибудь бывали на территории, где происходит сход селевых потоков, подготовьте небольшое сообщение на тему «Правила личной безопасности при сходе селей».
Можно это сделать также по рассказам очевидцев.
Селевые потоки возникают при одновременном выполнении трех условий:
· Наличие на склонах бассейна достаточного количества продуктов разрушения горных пород;
· наличие нужного объема воды для смыва или сноса со склонов рыхлого твердого материала и последующего его перемещения по руслам;
· наличие крутого уклона склонов и водотока.
Главная причина разрушения горных пород заключается в резких внутрисуточных колебаниях температуры воздуха. Так, в летние месяцы в горных районах Туркмении и Армении суточная амплитуда колебаний температуры воздуха достигает 50-60°С. Это ведет к возникновению многочисленных трещин в породе и ее дроблению. Описанному процессу способствует периодическое замерзание и оттаивание воды, заполняющей трещины. Замерзшая вода, расширяясь в объеме, с огромной силой давит на стенки трещины. Кроме того, горные породы разрушаются за счет химического выветривания (растворение и окисление минеральных частиц внутрипочвенными и грунтовыми водами), а также за счет органического выветривания под воздействием микро- и макроорганизмов. В большинстве случаев причиной образования селей служат ливневые осадки, реже интенсивное таяние снега, а также прорывы моренных и завальных озер, обвалы, оползни, землетрясения. Впрочем, каждому горному району свойственна определенная статистика причин возникновения селей. Например, в целом для Кавказа причины возникновения селей распределяются следующим образом: дожди и ливни - 85%, таяние вечных снегов - 6%, сброс талых вод из мореных озер - 5%, прорывы завальных озер - 4%. А вот в Заилийском Алатау все наблюдавшиеся большие и огромные сели вызваны прорывом моренных и завальных озер.
В общих чертах процесс формирования селя ливневого происхождения протекает следующим образом. Вначале вода заполняет поры и трещины, одновременно устремляясь вниз по уклону. При этом резко ослабевают силы сцепления между частицами, и рыхлая порода приходит в состояние неустойчивого равновесия. Затем вода начинает течь и по поверхности. Первыми приходят в движение мелкие частицы грунта, потом галька и щебень, наконец, камни и валуны. Процесс лавинообразно нарастает. Вся эта масса поступает в лог или русло и вовлекает в движение новые массы рыхлой горной породы. Если расход воду недостаточный, то сель как бы выдыхается. Мелкие частицы и небольшие камни уносятся водой вниз, крупные камни создают в русле самоотмостку. Остановка селевого потока может так же происходить в результате затухания скорости течения при уменьшении уклона реки. Какой-либо определенной повторяемости селей не наблюдается. Замечено, что образованию грязевых и грязекаменных потоков способствует предшествующая засушливая длительная погода. При этом на горных склонах накапливаются массы тонких глинистых и песчаных частиц. Они-то и смываются ливнем. Напротив, формированию воднокаменных потоков благоприятствует предшествующая дождливая погода. Ведь твердый материал для этих потоков в основном находится у подножия крутых склонов и в руслах рек и ручьев. В случае хорошей предшествующей увлажненности ослабевает связь камней друг с другом и с коренной породой.
В последние годы к естественным причинам формирования селей добавились антропогенные факторы, то есть те виды человеческой деятельности, которые вызывают формирование селей или их активизацию. К таким факторам относятся:
Вырубка лесов на горных склонах;
Деградация почвенного покрова нерегулируемым выпасом скота;
Неправильное размещение отвалов отработанной породы горнодобывающими предприятиями;
Взрывы при строительстве железных и автомобильных дорог и различных сооружений;
Недостаточная рекультивация земель после вскрышных работ и нерегулируемый сброс воды из ирригационных сооружений на склонах;
Ухудшение почвенно-растительного покрова отходами промышленных предприятий.
Так, уничтожение растительности, разработка карьеров, подрезка склонов дорогами, массовое строительство на склонах привело к развитию селевых явлений почти на всем Черноморском побережье Кавказа (от Новороссийска до Сочи).
Селевые потоки, или сели, широко распространены в большинстве горных районов мира. Сели разрушают населенные пункты, предприятия, железные и автомобильные дороги, линии связи и электропередач, уничтожают сады и виноградники, наносят большой ущерб другим сельскохозяйственным угодьям. Многочисленны случаи катастроф, сопровождавшихся человеческими жертвами. Страх, внушаемый селями, настолько велик, что жители гор называют их "черной смертью". Ежегодные убытки от селей составляют в СССР до 100 млн. руб. в год.
Учитывая опасность селей и наносимый ими ущерб, ЦК КПСС и Совет Министров СССР в постановлении о борьбе с водной и ветровой эрозией (1967 г.) уделили большое внимание задачам борьбы с селями и путям их решения.
По данным проф. С. М. Флейшмана, в СССР селевая опасность угрожает более чем 50 городам, из которых 5 являются столицами союзных республик (Алма-Ата, Ереван, Фрунзе, Душанбе, Тбилиси). На территории нашей страны сели встречаются практически во всех горных районах от Арктики до субтропиков: в Крыму, на Карпатах, Северном Кавказе, в Закавказье, на Памире, Тянь-Шане, Алтае, Саянах, Сахалине, Камчатке, Курильских островах, в горах Кольского полуострова, на Верхоянском хребте, нагорье Черского, Охотско-Колымском нагорье, Земле Франца-Иосифа, Новой Земле и др. Общее количество селеопасных бассейнов в СССР, по данным инж. И. И. Херхеулидзе, превышает 5 тысяч.
В истории катастроф, вызванных селевыми потоками на территории СССР, особое место занимает мощный сель, обрушившийся на Алма-Ату летом 1921 года.
Зима 1920/21 г., весна и начало лета 1921 г. в Алма-Ате были обильны осадками. За 9 месяцев их выпало на 130 мм больше, чем в среднем за целый год. В горах Заилийского Алатау, у подножия северного склона которых расположен город, накопилось много снега. В июне установилась тридцатиградусная жара и снег начал быстро таять. 8 июня 1921 г. во второй половине дня пошел дождь, вскоре превратившийся в ливень. Через три часа ливень окончился, наступила тишина и вечерняя прохлада.
И вдруг жители услышали сильный шум. Он напоминал шум приближающегося поезда, по был значительно громче. Со стороны гор на Алма-Ату шел водяной вал высотой 4 - 5 м, несший землю, ил, снег и вывороченные в горах большие деревья. Первый удар этот мощный поток обрушил на дачные постройки, находившиеся у самого подножия гор. Он снес их, как карточные домики, уничтожил фруктовые сады и, подхватив бревна, доски, людей и животных устремился дальше на город. Поток двигался по старому руслу р. Малой Алмаатинки, засыпанному и выровненному, по которому была проложена улица имени Карла Маркса. Прорыв русло заново, поток вторгся в центральную часть города, снося и разрушая дома или сдвигая их с фундамента. В темноте ночи улицы превратились в бушующие реки. Валы грязекаменного потока шли один за другим с интервалами в 30 - 60 с. Поток нес громадные валуны, продолжавшие разрушать постройки, а вязкая грязь отлагалась вдоль всего пути, погребая в этих отложениях людей и животных. Ширина потока достигала 200 м, а высота его валов доходила до 8 - 10 м.
Селевый поток нанес городу огромный ущерб. Было повреждено около 500 домов, а 20 совершенно разрушено. Поток вынес на Алма-Ату и ее пригороды около 5 млн. т грязекаменного материала. Поля, сады и огороды были покрыты слоем грязи, похожей в застывшем виде на бетон и имевшей толщину до 1,5 - 2 м.
Катастрофические сели повторяются через некоторые промежутки времени. До описанного случая подобные сели обрушивались на Алма-Ату дважды - в 1841 и 1887 гг.
Катастрофический сель спустился по р. Малой Алмаатинке также и в августе 1951 г. Река Малая Алмаатинка берет свое начало с ледника Туюк-Су (Заилийский Алатау), имеющего длину 5,5 км и площадь 4,4 км 2 . Так же как и у других ледников, у языка ледника Туюк-Су залегает морена - большое скопление обломков горных пород, перенесенных ледником и отложенных на месте таяния. Летом 1951 г. часть морены осела, создав ложбину, в которой стала скапливаться дождевая вода, образуя озеро. Вода из озера проникла в толщу морены и начала ее насыщать. Полоса морены, насыщенная водой, имевшая длину 600 - 700 м, ширину 50 - 60 м и высоту 15 - 20 м, стала оползать, оторвалась и рухнула в р. Малую Алмаатинку. Образовался мощный сель, который вынес около 200 тыс. м 3 грязекаменного материала, в том числе глыбы массой до 2 т. Спустившись по руслу до дома отдыха "Медео", сель на протяжении 10 км снес и разбил все мосты.
Широко известна еще одна селевая катастрофа, происшедшая также в Казахстане в горах Заилийского Алатау в 50 км от Алма-Аты. Здесь на высоте 1788 м над уровнем моря находилось одно из красивейших озер мира - Иссык. Поросшие растительностью склоны гор спускались к изумрудной воде, а белые от снега вершины вставали в удивительно синем небе. Красота озера ежегодно привлекала много туристов. Озеро Иссык возникло несколько тысяч лет тому назад в результате гигантского обвала, который перегородил русло реки и образовал плотину. 7 июля 1963 г. другая катастрофа уничтожила озеро. Е. М Калмыкина и А. П. Горбунов так рассказывают об этом.
Катастрофа была вызвана селевым потоком, спустившимся по р. Жарсай - притоку р. Иссык (рис. 44). Жарсай берет свое начало из двух больших ледников, которые накопили в верховьях реки огромную морену объемом в несколько десятков миллионов кубометров. Летом 1963 г. обвал, происшедший на одном из ледников, создал запруду, у которой затем накопилось озеро талой воды. 7 июля вода из озера прорвалась через запруду и устремилась вниз по руслу, захватывая материал морены.
Долина р. Жарсай имеет в верховьях большой уклон (325 м на 1 км). Поэтому селевый поток развил значительную скорость (до 10 км/ч). Он мчался по извилистому руслу, задерживался у препятствий, переваливал через них и устремлялся дальше. Достигнув оз. Иссык, сель врезался в него. Вверх взметнулись фонтаны воды, а по поверхности озера побежали волны высотой до 12м. Под ударами волн прорвалась плотина, когда-то вызвавшая образование озера. Воды устремились в прорыв и помчались далее по руслу р. Иссык. Через 5 ч озеро перестало существовать. Из него вытекло более 18 млн. м 3 воды, унесшей с собой 2 млн. м 3 каменного материала. Сель не только уничтожил озеро, но и изменил весь облик ущелья Иссык, разбил лодочные причалы, лодки, катера, разрушил дорогу. К счастью, не пострадали гостиница, где находились в это время люди, столовая, магазины, служебные постройки.
Известны и другие случаи катастроф, весьма сходные по причинам и характеру с катастрофой, уничтожившей оз. Иссык. Такова, например, катастрофа, вызвавшая гибель оз. Яшилькуль, располагавшегося на высоте 2600 м над уровнем моря в горах хребта Кичикалай, окаймляющего Ферганскую долину (Узбекистан). Озеро это было образовано несколько столетий тому назад грандиозным обвалом, создавшим скальную перемычку-плотину, у которой затем накопилось около 15 млн. м 3 воды. В июне 1966 г. вследствие обильного таяния снега в горах вода в озере стала быстро прибывать, переполнила его, начала размывать, а затем прорвала плотину-перемычку. Мощный сель вырвался через прорыв, прошел по р. Исфайрамсай, располагавшейся ниже озера, затопил значительную часть Ферганской долины и там отложил вынесенную грязь. Озеро же было уничтожено.
Периодически подвергается разрушительному действию селей Военно-Грузинская дорога. В 50-х и 60-х годах это происходило трижды - в 1953 г, 1958 и 1967 гг. Лето 1967 г. было очень дождливым. В районе Дарьяльского ущелья в июне и июле выпала годовая норма осадков. В ночь с 5 на 6 августа по р. Тереку прошел мощный сель, размывший русло реки и разрушивший берегоукрепительные сооружения. Он причинил большой ущерб Военно-Грузинской дороге и расположенным поблизости сооружениям. Было размыто земляное полотно дороги, подмыты мосты и трубы, проезжая часть завалена скальными обломками и валунами диаметром 2,5 - 3 м. Сель разорвал стальную трубу проложенного здесь газопровода, разрушил жилые дома и хозяйственные постройки в с. Верхний Ларе, повредил головные сооружения Эзминской ГЭС. В течение трех часов, пока продолжался сель, расход воды в р. Тереке возрос в 30 раз, составив 1500 м 3 /с. На протяжении 20 км от места, по которому с гор спустился сель, в русле р. Терека отложилось несколько миллионов кубометров принесенных селем каменных материалов и грязи.
Селевые потоки распространены не только в СССР. Например, в США сели наблюдаются в штатах Калифорния, Юта, Невада, Вайоминг, Колорадо, Виргиния, Вашингтон, Айдахо, Орегон и на Аляске. Особенно известен своими селевыми катастрофами район г. Лос-Анджелеса. Это город с населением более 3 млн. чел. занимает площадь 50X80 км и расположен на равнине у берега Тихого океана близ горной цепи Сан-Габриэль (отроги Кордильер), высота вершин которой достигает 3 тыс. м. Район богат осадками. Ливни, идущие над прибрежной равниной и в горах, имеют большую интенсивность. Например, ливень, начавшийся 29 декабря 1933 г., продолжался 53 ч и дал 292 мм осадков, а в 1943 г. за сутки выпало 650 мм осадков. Вода, выпадающая в горах, устремляется на Лос-Анджелес и его пригороды мощными селевыми потоками, вызывающими разрушения, человеческие жертвы и причиняющими убытки. Особенно крупными были катастрофы, разразившиеся в 1934 и в 1938 гг.
Селевому потоку, обрушившемуся на Лос-Анджелес 1 января 1934 г., предшествовал сильный и затяжной ливень. За двое суток количество осадков превысило годовую норму. С горных склонов устремились потоки воды, несшие землю, камни и вырванные с корнями крупные деревья. Потоки шли валами высотой до 6 м, сносили здания или проламывали стены. Были разрушены и завалены камнями дороги, повреждено более 400 домов и около 500 мостов, а 200 домов полностью разрушено. Число человеческих жертв составило 84. В марте 1938 г. катастрофический сель, также вызванный ливнем, на несколько суток прервал связь Лос-Анджелеса с внешним миром. Были разрушены железные и автомобильные дороги, уничтожены телеграфные и телефонные линии, снесено множество мостов и зданий. Сель вынес на город около 11,5 млн. м 3 грязекаменного материала. Убытки, причиненные селем, составили 50 млн. дол. Погибло 200 чел., а 10 тыс. остались без крова.
Разрушительная сила селевых потоков объясняется тем, что они движутся с большой скоростью и несут огромное количество разнообразного материала, а порой очень крупные предметы. Скорость движения селей в зависимости от глубины потока, уклона русла и консистенции селевой массы составляет от 2 - 3 до 7 - 8 м/с.
Большая скорость селевых потоков обусловливается крутыми уклонами логов, по которым они движутся, и значительной длиной участков разгона. Например, в высокогорных районах сели не-, редко образуются на высоте до 2500 - 3000 м над уровнем моря и спускаются оттуда в долины, где местность имеет высоту всего 500 - 700 м над уровнем моря. Пробегая этот путь, поток приобретает огромную кинетическую энергию. Давление селей при ударе о препятствие достигает 15- 30 тс/м 2 , или 150000 - 300000 Па.
Русло, по которому движется селевый поток, обычно извилисто и имеет переменную ширину. На крутых поворотах или в местах сужений застревают деревья, нагромождаются камни, накапливаются ил и земля. Поток кратковременно задерживается у затора, затем прорывает или переваливает через него и с новой силой устремляется вперед. Такой прерывистый характер движения вызывает образование валов (волн) часто большой высоты. Так, высота валов селевого потока, прошедшего в ночь с 17 на 18 августа 1891 г. в Тироле у подножия Австрийских Альп, достигала 18 м.
Селевые потоки бывают различными по своему составу. Если поток состоит в основном из воды и камней и лишь с малой примесью земляных частиц, он называется водокаменным. Если же наряду с камнями он несет много земли и ила, такой поток называют грязекаменным. Потоки без камней, только из жидкой грязи, называют грязевыми. Состав селевого потока зависит от характера материала, который подхватывает и уносит с собой вода, когда она стекает с гор. Так, сель на р. Иссыке в 1963 г. состоял из двух потоков. По р. Жарсаю в оз. Иссык спустился типичный грязекаменный поток, насыщенный материалом морены, подхваченным у ледников. Из озера же устремился далее водокаменный поток, несший материал плотины, которую он разрушил.
Селевые потоки могут переносить каменные глыбы огромных размеров (рис. 45). Например, сель в Алма-Ате в 1921 г. снес обломки скал массой до 14 т.
Мощный селевой поток, прошедший 13 августа 1953 г. по долине р. Чхери (Кавказ), перенес каменную глыбу размером 71 м 3 массой около 190 т.
Реки и ручьи всегда переносят некоторое количество ила, глинистых частиц, песка, гальки. Более легкие частицы переносятся в воде во взвешенном состоянии, более тяжелые - перекатываются по дну. По своему характеру движение частиц в воде похоже на движение снежинок в воздушном потоке. Насыщение водного потока взвешенными частицами меняет его свойства. Плотность жидкости, насыщенной землистыми частицами, значительно больше, чем плотность чистой воды. Если плотность воды равна 1 г/см 3 (при + 4°С), плотность селевых потоков колеблется от 1,2 до 1,8 г/см 3 , а по данным некоторых ученых достигает даже 2,6 г/см 3 . Большинство горных пород имеет плотность в пределах от 2 до 2,7 г/см 3 . Из гидравлики известно, что на тело, погруженное в жидкость, действует сила, равная весу вытесненной жидкости и направленная вертикально вверх. Эта сила называется поддерживающей. Селевые потоки большой плотности обладают и значительно большей поддерживающей силой, чем чистая вода. Кроме того, селевые потоки имеют большую вязкость* (так называют внутреннее сопротивление жидкости при движении одного ее слоя по другому). Примерами жидкостей разной вязкости могут служить вода, сироп от варенья, касторовое масло, клей. Если пролить эти жидкости на наклонную поверхность, то потекут по ней с разной скоростью.
*(Примерами жидкостей разной вязкости могут служить вода, сироп от варенья, кастровое масло, клей. Если пролить эти жидкости на наклонную поверхность, то они потекут по ней с разной скоростью. )
Благодаря значительной плотности и большой вязкости селевые потоки удерживают в себе крупные валуны. М. В. Муратов наблюдал на Северном Кавказе в верховьях р. Хасаут валуны размером в футбольный мяч и крупнее, плывшие в селевом потоке, При очень большой вязкости грязекаменный поток похож на густой бетонный раствор с включенными в него крупными камнями.
Для образования селевых потоков нужны определенные условия. Прежде всего необходим мощный водный поток. Это бывает при интенсивных ливнях, быстром таянии больших масс снега и льда или при прорыве скопившейся в большом количестве воды. Кроме того, нужен достаточный запас рыхлых обломочных материалов, которые поток может подхватить и понести с собой, чтобы превратиться из водного в селевый. Такое накопление рыхлых материалов происходит при процессах выветривания или в результате переноса обломков горных пород ледниками, а также при обвалах, оползнях и осыпях. Наконец, нужно, чтобы местность имела достаточно крутой уклон, позволяющий потоку развить большую скорость. Такие уклоны и узкие извилистые русла, где селевые потоки могут двигаться с большой скоростью, встречаются в горной местности. Именно в горах наблюдается сочетание всех описанных выше условий.
Поэтому селевые потоки - обычное явление для большинства горных районов.
Образованию селевых потоков способствует вырубка леса на горных склонах. Лес защищает склоны гор от ветра и сильного нагрева солнечными лучами. Корневая система деревьев и кустарников, густая трава закрепляют почвенный покров и препятствуют его смыванию. На обнаженных горных склонах процессы выветривания идут значительно быстрее, чем на склонах, поросших густым лесом. Поэтому одна из важных мер борьбы с селевыми потоками - запрещение вырубки леса в селеопасных районах.
Разработана и система специальных инженерных мер защиты от селей. Прежде всего стремятся ослабить энергию потока или прекратить его движение до того, как он подойдет к защищаемому объекту (например, к дороге). Поперек крутых горных склонов устраивают террасы параллельно одна другой на расстоянии 15 - 20 м.
Склон превращается как бы в пологую лестницу, благодаря чему замедляется скорость стекания воды и задерживаются камни.
Устраивают также систему запруд (барражей) в русле, по которому обычно сходит селевый поток (рис. 46). Для этого поперек русла на некотором расстоянии друг от друга возводят каменные или бетонные стены высотой от 2 до 5 м. Получается своеобразная "лестница", тормозящая поток и уменьшающая его скорость. В результате переносимые камни и частицы земли откладываются у стен, перегораживающих русло. Таким образом, запруды, с одной стороны, ослабляют энергию потока, с другой - освобождают его от наносов.
Для освобождения потока от наносов, что особенно важно в тех случаях, когда сель переносит крупные валуны, копают котлованы больших размеров, называемые наносоуловителями. Проходя через такой наносоуловитель, поток откладывает переносимые им камни и движется дальше, лишенный наиболее грозных средств разрушения.
Селевый поток можно также отвести в сторону от защищаемого объекта, если поблизости имеется подходящее для этого русло. С этой целью прокладывают отводной канал или строят о тводную дамбу (рис. 47). Ударяясь в такую дамбу, селевый поток изменяет направление и уходит в новое русло.
После неоднократных катастроф, вызванных селями в районе г. Лос-Анджелеса, были развернуты крупные работы по защите города и района от селевой опасности и паводков. Было построено: 20 паводкорегулирующих плотин, 105 селехранилищ, 28 отстойников, система ливневого дренажа протяжением 2,6 тыс. км и 32 насосных станции. Кроме того, были построены волноломы и укреплены каналы и русла водотоков. Работы были закончены в 1968 г. а 18 января 1969 г. начался ливень, продолжавшийся 9 сут. В Лос-Анджелесе выпало более 330 мм осадков. Селевые потоки ринулись с гор, но система селезащитных мероприятий работала надежно и город был защищен.
Но особенно грандиозные работы по защите от селевых потоков были выполнены в районе г. Алма-Аты.
В октябре 1966 г. гигантская защитная дамба-плотина перегородила урочище Медео, расположенное в горах Заилийского Алатау в 18 км от Алма-Аты. Она была создана взрывом "на сброс" горных пород с ближних склонов для защиты столицы Казахстана от селевых потоков. Огромный заряд - 5 268 т взрывчатки - позволил обрушить более 2,5 млн. м 3 каменных материалов. Образовавшаяся плотина имела высоту 61 м в самой низкой части и ширину в основании около 500 м.
С помощью экскаваторов и бульдозеров плотине затем была придана необходимая форма.
Взрывы в Медео были не только важной практической мерой по защите Алма-Аты от селевых потоков. Одновременно они явились и крупным научным экспериментом советских ученых. Образование плотин с помощью направленных взрывов - новый метод в гидротехнике. До проведения гигантских экспериментов в Медео этот метод вызвал много сомнений. Неясно было, насколько устойчивой окажется такая плотина против фильтрации воды. Опасались, что из-за отсутствия плотного водонепроницаемого ядра из глины внутри плотины вода будет фильтроваться сквозь плотину и постепенно размоет ее.
Не была разработана и теория таких взрывов, которая позволила бы определить, как разместится взорванная масса породы, рассчитать величину заряда, глубину его заложения и определить другие данные, необходимые для создания плотины нужных размеров в требуемом месте.
Вызывала опасения и возможность образования сильной сейсмической волны, которая, как допускали, могла достигнуть Алма-Аты и вызвать там разрушения. Опыт прошел удачно. Плотина образовалась в месте, определенном расчетом; и имела необходимые размеры. Колебания почвы в Алма-Ате почувствовали только приборы.
14 апреля 1967 г. в том же месте был произведен второй взрыв. С помощью 3941 т взрывчатых веществ было сброшено и уложено в тело плотины еще более 1 млн. м 3 горных пород. Высота плотины увеличилась еще на 30 м.
В июле 1973 г. гигантская алма-атинская плотина подверглась очень серьезному испытанию. Жаркая погода в первой половине 1973 г. вызвала интенсивное таяние ледников, питающих р. Малую Алмаатинку. Вследствие усиленного притока воды была прорвана моренная перемычка между двумя соседними ледниковыми озерами. Вода устремилась вниз, захватывая с собой рыхлый моренный материал. Возникший сель был вначале небольшим (с расходом около 30 м 3 /с), но, спустившись на 2 км по руслу, он встретил на своем пути в урочище Мынжилки габионную запруду высотой около 8 м. Вода накопилась у запруды, а затем прорвала ее; за 3 - 4 мин через прорыв сошло около 40 тыс. м 3 воды. Поток поднял песок, гальку, крупные камни; вода катила даже крупные глыбы размером до 4 м. Образовавшийся вторичный сель с расходом более 1000 м 3 /с имел уже катастрофический характер. Сель разрушил металлическую запруду у турбазы Горельник, размыл русло р. Малой Алмаатинки до коренных пород на протяжении 8 км, сорвал растительный покров, образовал каньоны глубиной от 10 до 30 м и, наконец, был задержан высотной плотиной. При этом селехранилище было заполнено на 85% своего объема. Хотя сель и был задержан плотиной, но выяснилось, что существует угроза размыва плотины и прорыва селя к Алма-Ате.
Если бы это случилось, то город был бы разрушен, так как объем скопившейся воды достигал 8 млн. м 3 .
Воду откачали насосами, а затем было решено продолжать работу по отсыпке плотины и еще ее повысить. С этой целью к 1974 - 1975 гг. велась отсыпка грунта из карьеров и селехранилища, в результате чего высота плотины достигла 145 м, а ширина в основании составила 600 м. Возросла до 12,5 млн. м 3 и вместимость селехранилища. Столица Казахстана теперь надежно защищена от селевых потоков.
При прокладке дорог вместо защитных сооружений или дополнительно к ним можно построить мост, пересекающий русло селевого потока в наиболее узком месте. Тогда селевый поток проходит под дорогой через отверстие моста.
Можно также пропустить селевый поток над дорогой, построив для этого селеду к (рис. 48). По арке из камня или из бетона прокладывают каменный или железобетонный лоток, имеющий достаточную ширину и уклон, благодаря чему грязекаменный поток проносится по нему, не задерживаясь. У входа на лоток селедука устраивают две косые направляющие стенки - входные крылья, которые собирают поток и не дают ему растекаться в стороны.
Противоселевые защитные сооружения имеют значительную стоимость. Поэтому при изысканиях дорог важно заранее определить место, где возможно прохождение селей, и оценить степень селевой опасности. С этой целью выявляют возможные источники писаний селей водой, места, где имеются скопления рыхлого материала, определяют уклоны местности на селеопасных участках рельефа, ищут следы старых селей. Собранные данные позволяют составить прогноз селевой опасности и решить, что целесообразнее: изменить трассу дороги и обойти селеопасные участки или построить на них селезащитные сооружения.
На дорогах, где имеются селеопасные участки, за ними ведут специальные наблюдения и принимают меры для предотвращения образования селевых потоков или ослабления их интенсивности. К этим мерам относятся, например: профилактический спуск воды из ледниковых озер, угрожающих прорывом; расчистка скоплений рыхлых материалов, которые могут быть захвачены селем; ускорение таяния снега запылением склонов темными веществами с самолетов и т. д. Кроме того, ведут контроль за хозяйственной деятельностью людей на селеопасной территории, запрещая ошибочные действия, которые могут усилить селевые явления (например, вырубку лесной и кустарниковой растительности, выпас скота на склонах и т.д.).
Обычно различные меры по борьбе с селевыми потоками применяются одновременно и составляют единый комплекс. Такой комплексный метод борьбы с селями наиболее успешен.
Сель (селевой поток) - бурный грязевый или грязекаменный поток, внезапно возникающий в руслах горных рек.
Непосредственными причинами зарождения селей являются сильные ливни, промыв перемычек водоемов, интенсивное таяние снега и льда, а также землетрясения и извержения вулканов. Возникновению способствуют и антропогенные факторы: вырубка лесов и деградация почвенного покрова на горных склонах, взрывы горных пород при прокладке дорог, вскрышные работы в карьерах, неправильная организация отвалов и повышенная загазованность воздуха, губительно действующая на почвенно-растительный покров.
Вероятность зарождения селей зависит от состава и строения горных пород, их способности к выветриванию, уровня антропогенного воздействия на район и степени его экологической деградации.
Под выветриванием понимается процесс механического разрушения и химического изменения горных пород и минералов. Интенсивность и скорость выветривания характеризуются природными процессами (атмосферные осадки, ветер, колебания температуры воздуха и др.).
Сель возникает при совпадении по времени ряда условий: определенного, достаточно большого запаса продуктов разрушения горных пород, значительного объема воды для сноса со склонов селевого бассейна обломочного материала и крутого водостока. К селевому бассейну относят горную территорию, охватывающую склоны, питающие сель продуктами разрушения горных пород, его истоки, все его русла, водосбор, а также район его воздействия.
Процессы возникновения и развития селей находятся в зависимости от таких характеристик селевых бассейнов, как высота истоков, селеактивность, а также геологическое строение и эрозированность горных пород. По высоте селевых потоков бассейны подразделяются на высокогорные (2,5 км), среднегорные (1,0-2,5 км) и низкогорные (до 1 км). Бассейны характеризуются и объемом селевого выноса. Чем выше исток, тем больший объем селевого выноса с 1 км 2 поверхности бассейна.
По селеактивности бассейны подразделяются на три группы:
1) сильноселеносные, отличаются интенсивным образованием и наличием рыхлообломочного материала; их селевая способность равна 15-35 тыс. м 3 выносов с 1 км 2 активной площади за один сель;
2) среднеселеносные, выделяются интенсивными процессами выветривания и эрозии; их селевая способность значительно ниже и имеет величину в пределах 5-15 тыс. м 3 ;
3) слабоселеносные, обладают менее интенсивным процессом выветривания и неразвитой гидрографической сетью с некоторой деформацией русла и склонов; их селевая способность составляет до 5 тыс.м 3 .
Процесс образования и развития селей проходит 3 этапа:
1. Накопление в руслах селевых бассейнов рыхлого материала за счет выветривания горных пород и горной эрозии.
2. Перемещение рыхлых горных материалов по горным руслам с повышенных участков в пониженные.
3. Сосредоточение селевых выносов в горных долинах.
Движение селя - это сплошной поток из грязи, камней и воды. Селевые потоки могут переносить отдельные обломки горных пород массой в 100-200 т и более. Передний фронт селевой волны образует "голову" селя, высота которой может достигать 25 м.
Продолжительность перемещения селей чаще всего равна 1-3 ч, реже - 8 ч и более. Структурный состав определяется содержанием твердого материала в объеме потока, на который приходится до 75%. Плотность селевой массы (объемный вес) колеблется в пределах 1,2-2 т/м 3 . Она зависит от структурного состава.
Повторяемость селей в разных селеопасных районах различна. В районах ливневого и снегового питания они могут повторяться несколько раз в течение года, но чаще - один раз в 2-4 года. Мощные - наблюдаются один раз в 10-12 лет и реже.
Сели подразделяются по составу переносимого материала, характеру движения и мощности (объему).
По составу различают потоки грязевые - смесь воды мелкозема и небольшое количество мелких камней; грязе-каменные - смесь воды, мелкозема, гравия, гальки и небольших камней; водо-каменные - смесь воды с крупными камнями.
По характеру движения бывают связные и несвязные селевые потоки. Первые состоят из смеси воды, глины, песка и представляют собой единое пластичное вещество. Подобный сель, как правило, не следует по изгибам, а спрямляет его. Второе - это смесь из воды, гравия, гальки и камней. Он несется по изгибам русла с большой скоростью, подвергая его разрушению.
По мощности (объему) сели подразделяются на катастрофические, мощные, средней и малой мощности. Катастрофические характеризуются выносом материала более 1 млн.м 3 . Они регистрируются на нашей планете, как правило, один раз в 30-50 лет. Мощные выносят материал объемом в 100 тыс.м 3 и более. Такие возникают редко.
При селях слабой мощности вынос материала наблюдается незначительный и составляет величину менее 10 тыс.м 3 . Они возникают ежегодно, иногда несколько раз в год.
Обвалы
Обвалы (горный обвал) - отрыв и катастрофическое падение больших масс горных пород, их опрокидывание, дробление и скатывание с крутых и обрывистых склонов.
Обвалы природного происхождения наблюдаются в горах, на берегах морей и океанов, обрывах речных долин. Это результат ослабления связанности горных пород под воздействием процессов выветривания, подмыва, растворения и действия сил тяжести. Их образованию способствуют геологическое строение местности, -наличие на склонах трещин и зон дробления горных пород.
Чаще всего (до 80%) современные обвалы связаны с антропогенным фактором. Они возникают, в основном, при неправильном проведении работ при строительстве и горных разработках.
Характеризуются эти чрезвычайные ситуации мощностью обвального процесса (объемом падения горных масс) и масштабом проявления (вовлеченной в процесс площадью). По мощности обвального процесса их подразделяют на крупные (отрыв пород 10 млн. м 3), средние (до 10 млн. м 3) и мелкие (отрыв пород менее 10 млн.м 3). "Масштабы проявления обвалов позволяют определять их как огромные (100-200 га), средние (50-100 га), малые (5-50 га) и мелкие (менее 50 га). Кроме того, обвалы могут характеризоваться типом обрушения, который определяется крутизной склона скатывания обвальных масс.
Защита населения при угрозе и в ходе оползней, селей и обвалов. Население, проживающее в оползне-, селе- и обвалоопасных зонах, должно знать очаги, возможные направления и основные характеристики этих опасных явлений. На основе данных прогноза до людей заблаговременно доводится информация о выявленных оползневых, селевых, обвальных очагах и возможных зонах их действия, о периодах прохождения селевых потоков, а также о порядке подачи сигналов об угрозе возникновения данных чрезвычайных ситуаций.
При угрозе оползня, селя или обвала, и при наличии времени организуется заблаговременная эвакуация населения, сельскохозяйственных животных и имущества в безопасные места. Перед эвакуацией из дома или квартиры, в них необходимо сделать все, чтобы ослабить поражающие факторы стихийного бедствия, предотвратить возникновения вторичных факторов и облегчить впоследствии возможные раскопки и восстановления. Для этого все нужные для семьи вещи необходимо перенести со двора или балкона в дом, наиболее ценное имущество, которое нельзя взять с собой, укрыть от воздействия влаги и грязи. Двери, окна, вентиляционные и другие отверстия плотно закрыть. Электричество, газ, водопровод выключить. Легковоспламеняющиеся и ядовитые вещества удаляются из дома и, если возможно, захораниваются в отдаленных ямах или отдельностоящих погребах. Во всем остальном граждане действуют в соответствии с порядком, установленным при организации эвакуации.
Когда заблаговременное предупреждение об опасности отсутствует и жители предупреждены об угрозе лишь непосредственно перед наступлением стихийного бедствия или заметили его приближение сами, каждый из них, не заботясь об имуществе, экстренно и самостоятельно выбирается в безопасное место. При этом о чрезвычайной ситуации должны предупреждаться близкие, соседи, все встреченные по ходу люди.
Естественными безопасными путями для немедленной эвакуации являются склоны гор и возвышенностей, не подверженные оползневым процессам или же те, между которыми проходит селеопасное направление. При подъеме на безопасные склоны нельзя использовать долины, ущелья и выемки, поскольку в них могут образоваться побочные русла основного селевого потока. Во время эвакуации следует оказывать помощь больным, престарелым, инвалидам, детям, ослабевшим.
Случается так, что люди, жилые дома, другие сооружения оказываются на поверхности движущегося оползневого участка. Тогда, покинув помещения, надо передвинуться вверх и, действуя по обстановке, остерегаться при торможении оползня, оказывающихся с тыльной его части глыб, камней, обломков конструкций, земляного вала. Причем оползень может также принять на себя надвиг неподвижных пород, а при высокой его скорости возможен сильный толчок в момент остановки. Все это представляет большую опасность для находящихся на оползне людей.
После окончания оползня, селя или обвала людям, перед этим спешно покинувшим зону бедствия и переждавшим его в близлежащем безопасном месте (после того, как они убедятся в отсутствии повторной угрозы), следует вернуться в зону чрезвычайной ситуации для розыска пострадавших и оказания им помощи.
Последствия оползней, селей и обвалов. Оползни, сели, обвалы наносят большой ущерб народному хозяйству, природной среде, часто влекут за собой человеческие жертвы.
Основными поражающими факторами бедствий являются удары движущихся масс горных пород, а также заваливание или заливание ими свободного ранее пространства. В результате рушатся жилые дома, другие сооружения, под толщами пород оказываются целые населенные пункты, объекты народного хозяйства, сельскохозяйственные и лесные угодья. перекрываются русла рек и путепроводы, гибнут люди и животные, изменяется ландшафт.
Оползни, сели, обвалы - опаснейшие враги сельского хозяйства. Селевые потоки приводят к затоплению и завалам посевы сельскохозяйственных культур обломочными материалами на площадях в сотни и даже тысячи гектаров. Пахотные земли, расположенные ниже оползневых участков, часто заболачиваются. Все вышеперечисленное ведет не только к потере урожая, но и просто к выбыванию земель из сельскохозяйственного оборота.
Масштабы последствий оползней, селей, обвалов определяются:
Численностью населения, оказавшегося в зоне оползня;
Числом погибших, раненых и оставшихся без крова;
Количеством населенных пунктов, попавших в зону стихийного бедствия и объектов народного хозяйства, лечебно-оздоровительных и социально-культурных учреждений, оказавшихся разрушенными и поврежденными;
Площадью затопления или заваливания сельскохозяйственных угодий;
Количеством погибших сельскохозяйственных животных.
Вторичными последствиями этих стихийных бедствий являются чрезвычайные ситуации, связанные с разрушением технологически опасных объектов, а также прерыванием хозяйственной и вакационной деятельности.
На территории РФ оползни, сели и обвалы бывают в горных районах Северного Кавказа, Урала, Восточной Сибири, Приморья, на острове Сахалин, Курильских островах, Кольском полуострове, а также по берегам крупных рек.
Часто оползни приводят к масштабным катастрофическим последствиям. Так, в 1982 году селевой поток протяженностью 6 м, шириной до 200 м обрушился на поселки Шивел и Аренда Читинской области. Были разрушены дома, автомобильные мосты, 28 усадеб, размыты и занесены 500 га посевных площадей, погибли люди и сельскохозяйственные животные. Экономический ущерб составил около 250 тыс. руб.
Усойский обвал (1911г.) на р. Мургаб на Памире объемом 2,2 млрд. м 3 образовал естественную плотину высотой 8500 м, возникло Сарезское озеро длиной в 56 км и глубиной до 500 м.
Оползень в Италии (1963 г.) объемом 240 млн. м 3 накрыл 5 городов, погубив при этом 3 тыс. человек.
В Колумбии вслед за извержением вулкана Руш в 1985 г. возник гигантский сель, который, пройдя 40 км, захлестнул г. Армеро, где погибли 22 тыс. чел. и было уничтожено 4,5 тыс. жилых и административных зданий.
В 1989 г. в результате оползней в Чечено-Ингушетии в 82 населенных пунктах серьезные повреждения получили 2518 домов, 44 школы, 4 детских сада, 60 объектов здравоохранения, культуры и бытового обслуживания.
Меры по предупреждению оползней, селей, обвалов и снижению ущерба. Профилактические мероприятия по защите от оползней, селей, обвалов подразделяются на пассивные и активные.
К первой группе относятся мероприятия организационно-хозяйственного и охранно-ограничительного характера: запрещение строительства в руслах селевых бассейнов промышленных предприятий, жилых зданий, железных и автомобильных дорог без надежных сооружений, оберегающих их от селевых потоков; ограничение в необходимых случаях движения железнодорожных поездов в зонах, примыкающих к оползневым или обвальным участкам; запрещение строительства на склонах прудов, водоемов, объектов с водопотреблением без выполнения мер, полностью исключающих утечку воды в грунт и т.д.
Ко второй группе относят активные мероприятия, проведение которых связано с возведением инженерных и гидротехнических сооружений.
Для предотвращения оползневых процессов служат подпорные стенки, контрбанкеты, свайные ряды и др. Наиболее эффективными противооползневыми сооружениями являются контрбанкеты. Они устраиваются у подошвы потенциального оползня и, создавая упор, препятствуют смещению грунта.
К группе активных мероприятий по снижению опасности возникновения оползней относятся и достаточно простые меры, не требующие для своего осуществления значительных затрат ресурсов, особенно в части расхода строительных материалов. Для уменьшения напряженного состояния откосов часто используется срезка земляных масс в верхней части и укладка их у подножия. Перехват подземных вод выше возможного оползня осуществляется устройством дренажной системы. Защита берегов и морей от оползней достигается завозом пляжного материала.
Для защиты от селей применяются гидротехнические сооружения. Они по характеру воздействия на селевые потоки подразделяются на:
Селерегулирующие;
Селеделительные;
Селезадерживающие;
Селетрансформирующие.
Среди селерегулирующих гидротехнических сооружений, в свою очередь, выделяются селепропускные (лотки, селедуки, селеотводы), селенаправляющие (дамбы, подпорные стенки), селесбрасывающие (запруды, пороги, перепады) и селеотбойные (полузапруды, шпоры, бумы). Все они сооружаются перед дамбами, опоясками и подпорными стенками.
Селеделительными гидротехническими сооружениями являются тросовые селерезы, селеоградители и щелевые запруды. Они устраиваются для задержания крупных частей обломочного материала и пропуска мелких частей селевого потока.
К селезадерживающим гидротехническим сооружениям относят плотины и котлованы.
Селетрансформирующие сооружения (водохранилища) используются для перевода селевого потока в паводок путем его пополнения водой из водохранилищ. Наряду с мерами предупредительного и защитного характера важную роль в профилактике возникновения этих стихийных бедствий и в снижении ущерба от них играют наблюдения за оползне-, селе- и обвалоопасными направлениями, предвестниками этих явлений, и прогнозирование возникновения оползней, селей и обвалов.
В результате чрезмерной концентрации промышленности в отдельных регионах, усложнение технологических процессов, использование значительного числа взрыво-, пожаро-, радиационно- и химически опасных веществ, износа оборудования наблюдается рост количества аварий и катастроф, увеличивается число человеческих жертв, возрастает материальный ущерб от чрезвычайных ситуаций техногенного характера. Велики, также, социально-экономические последствия от чрезвычайных ситуаций природного характера.
Все это вынуждает повысить оперативность и надежность управления процессами как предупреждения, так и ликвидации последствий.
Нужна большая и планомерная работа, которую предполагается выполнить за несколько лет. Для этого разработана и утверждена специальная программа,
состоящая из подпрограмм, которая выполняется в два этапа.
Первый - 1993-1995 г.г. и второй - 1995-1997 г.г. В результате ее реализации появилась автоматизированная информационно-управляющая система предупреждений и действий в чрезвычайных ситуациях (АИУС РСЧС), которая будет сопрягаться с местными и региональными звеньями аналогичных систем.
Это позволит заранее предупреждать население, органы власти, предприятия, организации, учреждения и учебные заведения о возникновении чрезвычайных ситуаций и, следовательно, адекватно реагировать на складывающиеся условия. В конечном итоге в максимальной степени сократить потери в людях и материальных ценностях.