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.
Сель – это поток камней, минеральных частиц и обломков горной породы, спускающийся с возвышенностей вследствие бурного таяния снега или продолжительных ливней. В просторечии сель называют «грязевой поток». И действительно: стремительно сходящая со склонов масса представляет собой как будто разжиженную грязь.
Сель выглядит как сплошной поток грязи вперемешку с камнями, с выраженным передним фронтом волны, который может достигать в высоту от пяти до пятнадцати метров (так называемая «голова» селя). Известны случаи, когда вал селевого потока достигал в высоту до 25 метров.
Селевой поток – явление кратковременное, оно возникает внезапно, преимущественно в бассейнах горных рек, и длится не дольше трех часов. По данным ученых, это явление характерно для коротких водотоков, длина которых не превышает 30 км, а площадь водосбора составляет до 100 кв. км.
Минеральные частицы составляют до 60% от плотности потока. Сель – явление опасное не только для природы, но и для человека: оказавшись на пути грозного потока, люди в полном смысле этого слова рискуют своей жизнью.
Как бороться с селями?
Частично предотвратить селевые потоки помогает фиксирование и укрепление почвы и растительного покрова, конструирование специальных гидротехнических сооружений. В зависимости от предполагаемой зоны селевого бассейна выбирают тот или иной способ защиты. Такие меры помогают либо вовсе предотвратить возникновение потока, либо существенно его ослабить.
Так, на потенциально опасных склонах гор высаживают деревья, стволы которых способны рассечь плотный поток на несколько мелких и снизить опасность для сельскохозяйственных угодий. Именно поэтому в районах водосбора вырубка лесов и распахивание земель запрещены.
Склоны укрепляют земляными валами, террасированием, обустройством водоотводящих нагорных каналов. Поперек русла селевого потока устраивают запруду из бетона и камня – это задерживает частицы потока и одновременно «отодвигает» его к краям русла, ослабляя мощность селя. К числу эффективных инженерных сооружений относят селеулавливатели – котлованы и бассейны на пути предполагаемого потока.
Дамбы, селехранилища, отводные каналы, подпорные стенки помогают направить селевой поток по нужному вектору ослабить его мощь. В местах, где под склонами гор проложены дороги, обустраивают каменные лотки, по которым селевой поток направляется под трассу или проходит над ней, не разрушая самой дороги.
Какими бывают сели?
По механизму возникновения сели делят на три основных типа: эрозионный, прорывной, обвально-оползневый. В первом случае сначала размывается грунт, водный поток насыщается обломками и минеральными частицами, после чего формируется сама селевая волна. Второй тип – когда вода накапливается одновременно с размывом горной породы, а по достижении предела водоем прорывается, и селевой поток устремляется вниз со склонов или вдоль по руслу. Обвально-оползневой тип – самый опасный: происходит резкий срыв огромной массы воды и горной породы.
Сели также подразделяют на зональные (систематические, вследствие выпадения осадков, с постоянными путями движения), региональные (происходят эпизодически из-за геологических процессов, пути движения непостоянны) и антропогенные (случаются из-за деятельности человека).
Классифицируют сели и по мощности потока: мощные переносят до 100 тысяч кубических метров твердой массы; сели средней мощности способны вынести от 10 до 100 тысяч кубометров; слабые сели выносят менее 10 тысяч кубометров твердых частиц.
По воздействию селевых потоков на сооружения сели классифицируют на маломощные, средней мощности, мощные и катастрофические. Первые оставляют после себя лишь небольшие размывы; вторые полностью забивают водопропускные отверстия сооружений и сильно размывают почву, могут снести строения, возведенные без фундамента. Третьи имеют большой разрушительный потенциал, сносят мосты и дороги. Наконец, четвертые полностью сметают все на своем пути, включая дороги и здания, погребая их обломки под наносным слоем грязи.
Почему возникают сели?
Сели являются следствием погодных факторов (дождей, снегопадов), а также катаклизмов – например, землетрясений. Причинами могут быть и техногенные факторы: нарушения при проведении горнодобывающих работ, прокладке трасс, вырубке леса. Ученые приняли классификацию селей, в зависимости от типа их происхождения.
Чаще всего причиной становится , размывающий склоны и приводящий к оползням. К образованию селя может привести интенсивное таяние снега (это свойственно в первую очередь субарктическим зонам), таяние льда (характерно для высокогорных районов), извержение вулкана (тает снег, прорываются кратерные озера).
К селям может привести сильное землетрясение (так называемый сейсмогенный фактор) или разрушение озерной плотины. Деятельность человека относят к антропогенным факторам прямого и непрямого воздействия.
По утверждениям ученых, для каждого горного района Земли характерны свои причины и условия возникновения селей. В районе Кавказа в 85% случаев к селям приводят дожди. В целом же на селеопасные районы приходится около 20% всей территории Российской Федерации.
Активнее всего ведут себя сели в Северной Осетии, Кабардино-Балкарии, Дагестане, в районе и Саянского хребта, на Камчатке и в районах Приморья, на Кольском полуострове и в районе Уральского хребта. Исследователи насчитывали в бывшем СССР до пяти тысяч селевых бассейнов. Эти бассейны условно делят на несколько групп:
— Бассейны высокой селевой активности, где селевые потоки сходят каждые три-пять лет.
— Бассейны средней активности со сходом селей один раз в шесть-пятнадцать дет.
— Бассейны с низкой селевой активностью, где потоки фиксируют не чаще раза в полтора десятилетия.
Селевой поток движется волнообразно, вынося с собой сотни тысяч кубометров вязкой грязевой массы. Отдельные обломки горной породы могут достигать четырех метров в диаметре. Встречая препятствие, сель легко проходит через него, набирая дополнительную плотность и силу.
Скорость передвижения потока может составлять до 15 километров в час, причем с момента возникновения селевого потока до времени его спуска в предгорья может пройти не больше двадцати минут.
Оползни — это скользящее смещение масс горных пород вниз но склону под влиянием силы тяжести.
Образуются они в различных породах в результате нарушения их равновесия или ослабления прочности. Вызываются как естественными, так и искусственными (антропогенными) причинами. К естественным относятся: увеличение крутизны склонов, подмыв их оснований морскими и речными водами, сейсмические толчки. Искусственными являются разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерным выносом грунта, вырубкой леса, неразумным ведением сельского хозяйства на склонах. Согласно международной статистике, до 80 % современных оползней связано с деятельностью человека. Значительное количество оползней происходит в горах высоте от 1000 до 1700 м (90%).
Оползни могут происходит ь на всех склонах, начиная с крутизны 19°. Однако на глинистых грунтах они случаются и при крутизне склона 5-7°. Для этого достаточно избыточною увлажнения пород. Сходят они в любое время года, но большей частью в весенне-летний период.
Классификация оползней
Классифицируются оползни: по масштабам явления, скорости движения и активности, механизму процесса, мощности и месту образования.
По масштабам оползни классифицируются на крупные, средние и мелкомасштабные.
Крупные вызываются, как правило, естественными причинами и образуются вдоль склонов на сотни метров. Их толщина достигает 10-20 и более метров. Оползневое тело часто сохраняет свою монолитность.
Средние и мелкомасштабные имеют меньшие размеры и характерны для антропогенных процессов.
Масштаб часто характеризуется вовлеченной в процесс площадью. В этом случае они подразделяются на грандиозные — 400 га и более, очень крупные — 200-400 га, крупные — 100-200 га, средние — 50- 100 га, мелкие — 5-50 га и очень мелкие — до 5 га.
По скорости движения весьма разнообразны, что видно из табл. 2.3.
По активности оползни подразделяются на активные и неактивные. Главными факторами здесь являются породы склонов и наличие влаг и. В зависимости от количества влаги они делятся на сухие, слабо влажные, влажные и очень влажные. Например, очень влажные содержат такое количество воды, которая создает условия для жидкого течения.
По механизму процесса подразделяются: на оползни сдвига, выдавливания, вязкопластические, г идродинамическою выноса, внезапною разжижения. Часто имеют признаки комбинированного механизма.
По мощности процесса оползни делятся на малые — до 10 тыс. м 3 , средние — от 11 до 100 тыс. м 3 , крупные — от 101 до 1000 тыс. м 3 , очень крупные — свыше 1000 тыс. м- вовлекаемой в процесс массы горных пород.
По месту образования они подразделяются на горные, подводные, смежные и искусственных земляных сооружений (котлованов, каналов, отвалов пород).
Оползни наносят существенный ущерб народному хозяйству. Они угрожают движению поездов, автомобильному транспорту, жилым домами другим постройкам. При оползнях интенсивно идет процесс выбывания земель из сельскохозяйственного оборота.
Таблица 2.3. Характеристика оползней но скорости движения
|
Скорость |
Оценка движения |
|
Исключительно быстрое |
|
|
Очень быстрое |
|
|
1,5 м/сутки |
|
|
1,5 м/месяц |
Умеренное |
|
Очень медленное |
|
|
Исключительно медленное |
Нередко они приводят и к человеческим жертвам. Так, 23 января 1984 г. в результате землетрясения в Гиссарском районе Таджикистана произошел оползень шириной 400 м и длиной 4,5 км. Огромные массы земли накрыли поселок Шарора. Погребенными оказались 50 домов, погибли 207 человек.
В 1989 г. оползни в Ингушетии привели к разрушениям в 82 населенных пунктах. Оказались поврежденными 2518 домов, 44 школы, 4 детских сада, 60 объектов здравоохранения, культуры, торговли и бытового обслуживания.
Разновидностью оползней являются снежные лавины. Они представляют собой смесь кристаллов снега и воздуха. Крупные лавины возникают на склонах 26-60°. Они способны наносить большой ущерб, с гибелью людей. Так, 13 июля 1990 г. на пике Ленина на Памире в результате землетрясения сход большой снежной лавины снес лагерь альпинистов, располагавшийся на высоте 5300 м. Погибло 40 человек. Это была самая крупная трагедия отечественного альпинизма.
Селевой поток
Сель (селевый поток) — 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 грех 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.
Классификация селей
Все если по механизму зарождения подразделяются на три типа: эрозионный, прорывной и обвально-оползневый.
При эрозионном вначале идет насыщение водною потока обломочным материалом за счет смыва и размыва прилегающего грунта, а затем уже формируется селевая волна.
Прорывной характеризуется интенсивным процессом накопления воды, одновременно размываются горные породы, наступает предел и происходит прорыв водоема (озера, внутриледниковой 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 сельскохозяйственных работ 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 водогрязевого потока иногда достигает 25 м.
Классификация селей на основе причин возникновения приведена в табл. 2.4.
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 зарег истрировано более 5 тысяч селевых бассейнов. В настоящее время их количество возросло.
Таблица 2.4. Классификация селей на основе первопричин возникновения
|
Первопричины |
Распространение и зарождение |
|
|
1. Дождевой |
Ливни, затяжные дожди |
Самый массовый на Земле тип селей образуется в результате размыва склонов и появления оползней |
|
2.Снеговой |
Интенсивное снеготаяние |
Происходит в горах Субарктики. Связано со срывом и переувлажнением снежных масс |
|
3. Ледниковый |
Интенсивное таяние снега и льда |
В высокогорных районах. Зарождение связано с прорывом талых ледниковых вод |
|
4. Вулканогенный |
Извержения вулканов |
В районах действующих вулканов. Самые крупные. Вследствие бурного снеготаяния и прорыва кратерных озер |
|
5. Сейсмогенный |
Сильные землетрясения |
В районах высокой сейсмичности. Срыв грунтовых масс со склонов |
|
б. Лимногенный |
Образование озерных плотин |
В высокогорных районах. Разрушение плотин |
|
7. Антропогенный прямого воздействия |
Скопление техногенных пород. Некачественные земляные плотины |
На участках складирования отвалов. Размыв и сползание техногенных пород. Разрушение плотин |
|
8. Антропогенный косвенного воздействия |
Нарушение почвенно- растительного покрова |
На участках сведения лесов, лугов. Размыв склонов и русел |
На основе главных факторов возникновения сели классифицируются следующим образом: зонального проявления — главным фактором формирования являются климатические условия (осадки). Носят они зональный характер. Сход происходит систематически. Пути движения относительно постоянны; регионального проявления (главный фактор формирования — геологические процессы). Сход происходит эпизодически, и пути движения непостоянны; антропогенные — это результат хозяйственной деятельности человека. Происходят там, где наибольшая нагрузка на горный ландшафт. Образуются новые селевые бассейны. Сход- эпизодический.
Классификация по мощности (по перенесенной твердой массе):
- Мощные (сильной мощности), с выносом более 100 тыс. м 3 материалов. Бывают один раз в 5-10 лет.
- Средней мощности, с выносом от 10 до 100 тыс. м 3 материалов. Бывают один раз в 2-3 года.
- Слабой мощности (маломощные), с выносом менее 10 тыс. м 3 материалов. Бывают ежегодно, иногда несколько раз в году.
Классификация селевых бассейнов по повторяемости селей характеризует интенсивность развития или его селеактивность. По частоте схода селей можно выделить три группы селевых бассейнов:
- высокой селевой активности (с повторяемостью один раз в 3-5 лег 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:
- Маломощный — небольшие размывы, частичная забивка отверстий водопропускных сооружений.
- Среднемощный — сильные размывы, полная забивка отверстий, повреждение и снос бесфундаментных строений.
- Мощный — большая разрушительная сила, снос мостовых ферм, разрушение опор мостов, каменных строений, дорог.
- 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 км 2 составляет 15-25 тыс. м 3 за один сель;
- среднегорные. Истоки лежат в пределах 1000-2500 м, объем выноса с 1 км 2 составляет 5-15 тыс. м 3 за один сель;
- низкогорные. Истоки лежат ниже 1000 м, объем выносов с 1 км 2 менее 5 тыс. м 3 за один сель.
Обвалы (горный обвал) — отрыв и катастрофическое падение больших масс горных пород, их опрокидывание, дробление и скатывание на крутых и обрывистых склонах.
Обвалы природного происхождения наблюдаются в горах, на морских берегах и обрывах речных долин. Они происходят в результате ослабления связанности горных пород под воздействием процессов выветривания, подмыва, растворения и действия сил тяжести. Образованию обвалов способствуют: геологическое строение местности, наличие на склонах трещин и зон дробления горных пород. Чаще всего (до 80 %) современные обвалы связаны с антропогенным фактором. Они образуются в основном при неправильном проведении работ, при строительстве и горных разработках.
Обвалы характеризуются мощностью обвального процесса (объемом падения горных масс) и масштабом проявления (вовлечение в процесс площади).
По мощности обвального процесса обвалы подразделяют на крупные (отрыв пород 10 млн м 3), средние (до 10 млн м 3) и мелкие (отрыв пород менее 10 млн м 3).
По масштабу проявления обвалы подразделяются на огромные (100- 200 га), средние (50-100 га), малые (5-50 га) и мелкие (менее 5 га).
Кроме того, обвалы могут характеризоваться типом обрушения, которые определяются крутизной склона скатывания обвальных масс.
Оползни, сели, обвалы наносят большой ущерб народному хозяйству, природной среде, приводят к человеческим жертвам.
Основными поражающими факторами оползней, селей и обвалов являются удары движущихся масс горных пород, а также заваливание и заливание этими массами свободного ранее пространства. В результате происходит разрушение зданий и других сооружений, скрытие толщами пород населенных пунктов, объектов экономики, сельскохозяйственных и лесных угодий, перекрытие русел рек и путепроводов, гибель людей и животных, изменение ландшафта.
Оползни, сели и обвалы па территории РФ имеют место в горных районах Северного Кавказа, Урала, Восточной Сибири, Приморья, острова Сахалин, Курильских островов, Кольского полуострова, а также по берегам крупных рек.
Часто оползни приводят к масштабным катастрофическим последствиям. Так, оползень в Италии в 1963 г. объемом 240 млн м 3 накрыл 5 городов, погубив при этом 3 тыс. человек.
В 1982 г. селевой поток протяженностью 6 км, шириной до 200 м обрушился на поселки Шивея и Аренда Читинской области. В результате были разрушены дома, автомобильные мосты, 28 усадеб, размыты и занесены 500 га посевных площадей, а также погибли люди и сельскохозяйственные животные. Экономический ущерб от этого селя составил около 250 тыс. рублей.
В 1989 г. оползни в Чечено-Инг ушетии повлекли за собой повреждения в 82 населенных пунктах 2518 домов, 44 школ, 4 детских садов, 60 объектов здравоохранения, культуры и бытового обслуживания.
Последствия селей и оползней
Сель — это внезапно формирующийся в руслах горных рек временный поток волы с большим содержанием камней, песка и других твердых материалов. Причина возникновения селя — интенсивные и продолжительные ливни, быстрое таяние снега или ледников. Сель может образоваться и от обрушения в руслах рек большого количества рыхлого грунта.
В отличие от обычных потоков, сель движется, как правило, не непрерывно, а отдельными волнами. Одновременно выносятся сотни тонн, а иногда и миллионы кубических метров вязкой массы. Размеры отдельных валунов и обломков достигают 3-4 м в диаметре. При встрече с препятствиями сель переходит через них, продолжая наращивать свою энергию.
Обладая большой массой и высокой скоростью передвижения, до 15 км/ч, сели разрушают здания, дороги, гидротехнические и другие сооружения, выводят из строя линии связи и электропередачи, уничтожают сады, заливают пахотные земли, приводят к гибели людей и животных. Все это продолжается 1-3 часа. Время от возникновения селя в горах до момента выхода его в предгорье часто исчисляется 20-30 мин.
Для борьбы с селями закрепляют поверхность земли посадками леса, расширяют растительный покров на горных склонах, особенно в местах зарождения селя, периодически пропускают воду с горных водоемов, устраивают противоселевые плотины, дамбы и другие защитные сооружения.
Активное таяние снега понижают, устраивая дымовые завесы с помощью дымовых шашек. Через 15-20 мин после задымления температура приземного слоя воздуха понижается, и сток воды уменьшается наполовину.
Уровень воды, скопившейся в моренах (горных озерах) и селехранилищах, уменьшают с помощью насосных установок. Кроме того, в борьбе с селями широко применяют такие простейшие сооружения, как ваты, канавы и террасы с широким основанием. Вдоль русел рек сооружают защитные и подпорные стенки, полузапруды и дамбы.
Для своевременного принятия мер, организации надежной защиты населения первостепенное значение имеет четко организованная система оповещения и предупреждения. В районах, которым угрожает сель, создается противоселевая служба. В ее задачи входят прогноз селя и информирование населения о времени его появления. При этом заранее предусматриваются маршрут, по которым население эвакуируется в более возвышенные места. Туда же, если позволяет время, угоняется скот и выводится техника.
В случае захвата человека движущимся потоком селя необходимо оказать ему помощь всеми имеющимися средствами. Такими средствами могут быть шесты, канаты или веревки. Выводить спасаемых людей из потока нужно по направлению потока с постепенным приближением к его краю.
Оползень — скользящее смешение земляных масс под действием собственного веса — происходит чаще всего по берегам рек и водоемов и на горных склонах. Объем пород, смещаемых при оползнях, находится в пределах от нескольких сот до многих миллионов и даже миллиардов кубометров. Оползни вызываются различными причинами: подмывом пород водой, ослаблением их прочности вследствие выветривания или переувлажнения осадками и подземными водами, неразумной хозяйственной деятельностью человека и др.
Оползни могут разрушать населенные пункты, уничтожать сельскохозяйственные угодья, создавать опасность при эксплуатации карьеров и добыче полезных ископаемых, повреждать коммуникации, туннели, трубопроводы, телефонные и электрические сети, водохозяйственные сооружения, главным образом плотины. Кроме того, они могут перегородить плотину, образовать завальное озеро и способствовать наводнениям. Таким образом, наносимый ими народнохозяйственный ущерб может быть значительным.
Наиболее действенной защитой от оползней является их предупреждение. Оползень обычно начинается не внезапно. Вначале появляются трещины в грунте, разрывы дорог и береговых укреплений, смещаются здания, сооружения, телеграфные столбы, разрушаются подземные коммуникации. При этом очень важно вовремя заметить эти первые признаки и составить правильный прогноз о дальнейшем развитии оползня. Следует также учитывать, что оползни движутся с максимальной скоростью лишь в начальный период, далее она постепенно снижается.
На оползневых участках организуется постоянное наблюдение за перемещением грунтов, уровнем воды в колодцах, дренажных сооружениях, системах отвода сточных вод, буровых скважинах, реках, водохранилищах, за выпадением и стоком атмосферных осадков. Особенно тщательно такое наблюдение организуется в весенне-осенний периоды, когда больше всего выпадает осадков.
При возникновении оползня необходимо, во-первых, предупредить население, а во-вторых, по мере осложнения обстановки организовать эвакуацию населения в безопасные районы.
В случае разрушения зданий и сооружений в результате селя или оползня проводятся спасательные работы, извлекают из-под завалов пострадавших, помогают людям выйти из опасной зоны.
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 характеристики этих опасных явлений. На основе данных прогноза до жителей и предприятий заблаговременно доводится информация об опасности относительно выявленных оползневых, селевых, обвальных очагов и возможных зон их действия, о периодах прохождения селевых потоков, а также о порядке подачи сигналов об угрозе возникновения этих явлений. Такое раннее информирование людей о возможных очагах стихийного бедствия снижает воздействие стрессов и паники, которые могут возникнуть в последующем при передаче экстренной информации о непосредственной угрозе этих явлений.
Население этих опасных горных районов обязано проводить мероприятия по укреплению домов и территории, па которой они возведены, а также участвовать в работах по возведению защитных гидротехнических и других защитных от оползней и селей инженерных сооружений.
Первичная информация об угрозе оползней, селей и обвалов поступает с оползневых и селевых станций, партий и постов гидрометеослужбы. Важным является то, чтобы эта информация была доведена но назначению своевременно. Оповещение населения по поводу этих стихийных бедствий проводится установленным порядком посредством сирен, радио и телевидения, а также посредством местных систем оповещения, непосредственно связывающих подразделения гидрометеослужбы с населенными пунктами, размещенными в угрожаемых зоггах.
При угрозе оползня, селя или обвала и при наличии времени организуется заблаговременная эвакуация населения, сельскохозяйственных животных и имущества из угрожающих зон в безопасные места.
Перед уходом из дома или квартиры для заблаговременной эвакуации они приводятся в состояние, способствующее ослаблению поражающих факторов стихийного бедствия, предотвращающее возникновение вторичных факторов и облегчающее впоследствии возможные раскопки и восстановление. Поэтому переносимое имущество со двора или балкона надо убрать в дом, наиболее ценное имущество, которое нельзя взять с собой, укрыть от воздействия влаги и грязи. Двери, окна, вентиляционные и другие отверстия плотно закрываются. Электричество, газ, водопровод выключаются. Легковоспламеняющиеся и ядовитые вещества удаляются из дома и, при возможности, захораниваются в отдаленных ямах или отдельно стоящих погребах. Во всем остальном граждане действуют в соответствии с порядком, установленным для организованной эвакуации.
В случае если заблаговременное предупреждение об опасности отсутствовало и жители были предупреждены об угрозе непосредственно перед наступлением стихийного бедствия или заметили его приближение сами, каждый из них, не заботясь об имуществе, производит экстренный самостоятельный выход в безопасное место. При этом об опасности должны предупреждаться близкие, соседи, все встреченные по ходу люди. Для экстренного выхода необходимо знать пути движения в ближайшие безопасные места. Эти пути определяются и доводятся до населения на основе прогноза наиболее вероятных направлений прихода оползня (селя) к данному населенному пункту (объекту). Естественными безопасными мерами для экстренного выхода являются склоны гор и возвышенностей, не предрасположенные к оползневому процессу или между которыми происходит селеопасное направление. При подъеме на безопасные склоны нельзя использовать долины, ущелья и выемки, поскольку в них могут образовываться побочные русла основного селевого потока. В пути следует оказывать помощь больным, престарелым, инвалидам, детям, ослабшим. Для передвижения по возможности используются личный транспорт, подвижная сельскохозяйственная техника, верховые и вьючные животные.
В случае, когда люди, здания и другие сооружения оказываются на поверхности движущегося оползневого участка, следует, покинув помещения, передвину ться по возможности вверх и, действуя но обстановке, остерегаться при торможении оползня скатывающихся с тыльной его части глыб, камней, обломков конструкций, земляного вала, осыпей. Она может также принять на себя надвиг неподвижных пород. При высокой скорости возможен сильный толчок при остановке оползня. Все 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, убедившись в отсутствии повторной угрозы, следует в эту зону вернуться в целях розыска и оказания помощи пострадавшим.
Классификация
По высотному положению
По геоморфологическому строению бассейнов
По причинам возникновения
По степени насыщенности наносами и их фракционному составу
Грязевые сели
Грязекаменые сели
Водокаменные (наносоводные) сели
Возникновение
Иногда сели возникают в бассейнах небольших горных рек и сухих логов со значительными (не менее 0,10) уклонами тальвега и при наличии больших скоплений продуктов выветривания.
Характеристики
Сели характеризуются продвижением его лобовой части в форме вала из воды и наносов или чаще наличием ряда последовательно смещающихся валов. Прохождение селя сопровождается значительными переформированиями русла .
Селевые потоки
Селевые потоки сходящие с вулканов называют лахарами .
Средняя скорость движения селевых потоков 2-4 м/с, достигая 4-6 м/с, что обуславливает их большое разрушительное действие. На своем пути потоки прокладывают глубокие русла, которые в обычное время бывают сухими или содержат небольшие ручьи. Материал селей откладывается в предгорных равнинах.
Связные
К связным относят грязекаменные потоки , в которых вода практически не отделяется от твердой части. Они обладают большим объёмным весом (до 1,5-2,0 т/м3) и большой разрушительной силой. К несвязным относят водокаменные потоки. Вода переносит обломочный материал и по мере уменьшения скорости откладывает его в русле или в области конуса выноса на предгорной равнине. Объёмный вес водокаменных селей 1,2-1,5 т/м3.
В селевом бассейне выделяют следующие зоны:
- Зона зарождения (питания)
- Зона транзита
- Зона аккумуляции.
Борьба с селями
Сели могут производить огромные разрушения. Борьба с селями ведется преимущественно путём закрепления почвенного и растительного покрова, строительства специальных гидротехнических сооружений.
Для борьбы с селями проводят профилактические меры и строительство инженерных сооружений. Применение тех или иных способов борьбы определяют зонами селевого бассейна. Профилактические меры принимают для предупреждения появления селя или ослабления его действия ещё в самом начале процесса. Наиболее радикальным средством является лесонасаждение на селеопасных горных склонах. Лес регулирует сток, уменьшает массу воды, рассекает потоки на отдельные ослабленные струи. В зоне водосбора нельзя вырубать лес и нарушать дерновый покров. Здесь же целесообразно повышать устойчивость склонов террасированием, перехватывать и отводить воду нагорными канавами, земляными валами. В руслах селей наибольший эффект дают запруды. Эти сооружения из камня и бетона, установленные поперек русла, задерживают сель и отбирают у него часть твердого материала. Полузапруды отжимают поток к берегу, который менее подвержен разрыву. Селеулавливатели применяют в виде котлованов и бассейнов, закладываемых на пути движения потоков; строят берегоукрепительные подпорные стенки, препятствующие размыву берегов русла и защищающие здания от ударной силы селя. Эффективны направляющие дамбы и селехранилища. Дамбы направляют поток в нужном направлении и ослабляют его действие. На участках населённых пунктов и отдельных сооружений, расположенных в зоне отложения пролювия, устраивают отводные каналы, направляющие дамбы, русло рек забирают в высокие каменные берега, ограничивающие растекание селевого потока. Для защиты дорожных сооружений наиболее рациональны селеспуски в виде железобетонных и каменных лотков, пропускающих сели над сооружениями или под ними.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
- Селассие, Хайле
- Селедка астраханская
Смотреть что такое "Селевой поток" в других словарях:
Селевой поток - (сель) стремительный русловой поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. С.п. характеризуется резким подъемом уровня, пульсационным (волновым) движением, кратковременностью… …
селевой поток - Обладающий большой разрушительной силой грязевый или грязекаменный бурный поток, внезапно возникающий в горах вследствие прорыва воды, накопленной в результате сильных ливней, интенсивного снеготаяния, прорыва озер или подвижек пульсирующих… … Словарь по географии
СЕЛЕВОЙ ПОТОК - сель (от араб, сайль бурный поток), бурный, внезапно возникающий паводок преим. в бассейнах горных рек, несущий большое кол во грязевых или грязекам. наносов. С. п. возникают в результате ливней или бурного снеготаяния; обладают большой разрушит … Большой энциклопедический политехнический словарь
селевой поток, сель - mudflow, debris flow СЕЛЕВОЙ ПОТОК, СЕЛЬ стремительный русловой поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. С.п. характеризуется резким подъемом уровня, пульсационным (волновым)… …
сель (селевой поток) - Горный русловой поток, состоящий из смеси воды в связном (связана монодисперсными пылевато глинистыми частицами) или несвязном состоянии, обломков горных пород, остатков деревьев (при их наличии на пути движения селя). Примечание Наиболее часто … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
селевой очаг - mudflow original site СЕЛЕВОЙ ОЧАГ участок селевого бассейна, обычно в верховьях, где происходит зарождение селевого потока. При эрозионном и прорывном механизме зарождения с.о. фиксируется местом формирования селевой волны в русле, ниже которого … Селевые явления. Терминологический словарь
селевой бассейн - mudflow basin СЕЛЕВОЙ БАССЕЙН водосборный бассейн, в пределах которого формируются селевые потоки, а движение их происходит по главному руслу. С.б. служат водосборы мелких и средних водотоков (временных и постоянных) площадью от 1–2 до 100–200… … Селевые явления. Терминологический словарь
селевой - СЕЛЬ, я, м. Бурный грязе каменный поток, возникающий в горах во время сильных дождей или таяния снегов. С гор сошёл с. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова
Очаг селевой - участок селевого бассейна, обычно в верховьях, где происходит зарождение селевого потока. При эрозионном и прорывном механизме зарождения О.с. фиксируется место формирования селевой волны в русле, ниже которого присутствуют непрерывные следы… … Словарь черезвычайных ситуаций
водоснежный поток - Селевой поток, представленный смесью снега с водой, а также обломками горных пород. Syn.: снежный сель … Словарь по географии