Меры борьбы с оползнями

Население должно быть проинформировано о зонах возможного воздействия оползней, а также о порядке подачи сигналов об угрозе оползня. При получении таких сигналов жители опасного района должны отключить источники энергоснабжения (электро- газовых и водопроводных сетей) и быть готовыми, по необходимости, к немедленной эвакуации, по заранее разработанным планам. После прохождения оползня в первую очередь необходимо проверить состояние стен и перекрытий зданий и сооружений, выявить повреждения линий газо-, электро- и водоснабжения.

Прогнозирование оползневых процессов базируется, прежде всего, на инженерно-геологических и инженерно-гидрогеологических исследованиях. Для прогноза учитывают наличие склона, достаточной массы скальных пород или рыхлой почвы и составляющей силы тяжести скальных пород, направленной тангенциально к поверхности.

Известны несколько методов прогноза оползней:

· долгосрочный — на годы;

· краткосрочный — на месяцы, недели;

· экстренный — на часы, минуты.

Наиболее достоверный — краткосрочный прогноз.

Для долгосрочного прогноза применяют метод ритмичности, основанный на выявлении периодов активизации оползней, связанных с выпадением осадков и другими метеорологическими причинами. Обычно прослеживается достаточно тесная связь количества оползней с величиной солнечной активности и менее тесная связь с атмосферными осадками.

Краткосрочный и экстренный прогнозы основаны на использовании геодинамических измерений и построении на их основе прогнозной модели оползневого процесса методом регреесиойного анализа. При этом учитывают устойчивость склона, определяемую отношением удерживающих и сдвигающих сил.

Теоретический прогноз оползней достаточно сложный. Его проводят специалисты оползневых станций (по данным многолетних наблюдений), и он может быть только вероятностным.

Сели

Свое название сели получили от арабского «сайль» — бурный поток. Селевые потоки кратковременны и характерны для горных долин с наклоном русла 6—20°. Они длятся обычно десятки минут, реже 4—5 часов, иногда 8 и редко бо­лее 8 часов, могут эродировать русло на глубину до десятков метров, проходить путь длиной в километры, реже — несколько десятков километров, образуют конусы шириной в десятки, длиной в сотни метров при толщине разовых от­ложений обычно до 5, редко до 10 м. Сели образуются во всех горных районах мира, кроме Антарктиды.

Селевыми потоками называют стремительные русловые потоки, состоящие из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающие в бассейнах небольших горных рек. Они характеризуются резким подъемом уровня, волновым движением, кратковременностью действия (в среднем от одного до трех часов), значительным эрозионно-аккуму- лятивным разрушительным эффектом.

Сель является стихийным (особо опасным) гидрологическим явлением, если селевой поток угрожает населенным пунктам, железным и автомобильным дорогам, оросительным системам и другим важным объектам экономики.

Основная опасность — огромная кинетическая энергия грязеводных потоков, скорость движения которых может достигать 15 км/ч.

Вид селевого потока определяется составом селеобразующих пород. Селевые потоки бывают водно-каменные, водно-песчаные и водно-пылеватые; грязевые, грязекаменные или каменно-грязевые; водно-снежно-каменные.

Водно-каменный сель — поток, в составе которого преобладает крупнообломочный материал с преимущественно крупными камнями, в том числе с валунами и со скальными обломками (объемный вес потока 1,1—1,5 т/м³). Формируется он в основном в зоне плотных пород.

Водно-песчаный и водно-пылеватый сель — поток, в котором преобладает песчаный и пылеватый материал. Возникает он в основном в зоне лёссовидных и песочных почв во время интенсивных ливней, смывающих огромное количество мелкозема.

Грязевой сель близок по своему виду к водно-пылеватому, формируется в районах распространения пород преимущественно глинистого состава и представляет собой смесь воды и мелкозема при небольшой концентрации камня (объемный вес потока 1,5—2,0 т/м³).

Грязекаменный сель характеризуется значительным содержанием в твердой фазе (галька, гравий, неболь­шие камни) глинистых и пылеватых частиц с явным их преобладанием над каменной составляющей потока (объемный вес потока 2,1—2,5 т/м³).

Каменно-грязевой сель содержит преимущественно крупнообломочный материал по сравнению с грязевой составляющей.

Водно-снежно-каменный сель — переходный материал между собственно селем, в котором транспортирующей средой является вода, и снежной лавиной.

Формирование селей обусловлено определенным сочетанием геологических, климатических и геоморфологических условий: наличием селеобразующих грунтов, источников интенсивного обводнения этих грунтов, а также геологических форм, способствующих образованию достаточно крутых склонов и русел.

Источниками твердого питания селей могут быть: ледниковые морены с рыхлым заполнением или без него; русловые завалы и загромождения, образованные предыдущими селями; древесно-растительный материал. Источниками водного питания селей являются: дожди и ливни; ледники и сезонный снежный покров (в период таяния); воды горных озер.

Наиболее часто образуются сели дождевого питания (дождевые). Они характерны для среднегорных и низкогорных селевых бассейнов, не имеющих ледникового питания. Основным условием формирования таких селей является количество осадков, способных вызвать смыв продуктов разрушения горных пород и вовлечь их в движение.

Для высокогорных бассейнов с развитыми современными ледниками и ледниковыми отложениями (моренами) характерны гляциальные сели. Основным источником их твердого питания являются морены, которые вовлекаются в процесс селеобразования при интенсивном таянии ледников, а также при прорыве ледниковых или моренных озер. Формирование гляциальных селей существенно зависит от температуры окружающего воздуха.

Непосредственными причинами зарождения селей служат ливни, интенсивное таяние снега и льда, прорывы водоемов, реже — землетрясения, извержения вулканов. Несмотря на разнообразие причин, механизмы зарождения селей имеют много общего и могут быть сведены к трем главным типам: эрозионному, прорывному и обвально-оползневому.

Таким образом, при образовании и развитии селей прослеживаются три стадии их формирования:

более или менее длительная подготовка на склонах и в руслах горных бассейнов материала, служащего источником для формирования селевых потоков (главным образом, в результате выветривания горных пород и горной эрозии);

быстрое перемещение скального, потерявшего равновесие материала с повышенных участков горных водосборов в пониженные участки по горным руслам в виде селевых потоков;

аккумуляция селевых выносов в пониженных участках горных долин в виде русловых конусов или других форм селевых отложений.

Формирование селей происходит в селевых водосборах, наиболее распространенной формой которых в плане является грушевидная с водосборной воронкой и веером ложбинных и долинных русел, переходящих в основное русло. Селевой водосбор состоит из трех зон, в которых формируются и протекают селевые процессы: зона селеобразования, где происходит питание водой и твердым материалом; зона транзита (движения селевого потока); зона разгрузки (массового отложения селевых выносов).

Для образования селевых потоков необходимы одновременно три условия:

достаточное количество продуктов разрушения горных пород на склонах бассейна;

достаточный объем воды для смыва или сноса со склонов рыхлого твердого материала и последующего его перемещения по руслам;

крутой уклон склонов и водотока.

Основным условием возникновения селей является норма дождевых осадков, способных вызвать смыв продуктов разрушения горных пород и вовлечение их в движение.

Повторяемость гляциальных селей зависит от сочетания интенсивности ледникового стока с состоянием увлажнения моренного материала. Во многих бассейнах гляциального питания прохождение селей отдельно друг от друга наблю­далось через промежутки 15—20 лет. Крупные катастрофические сели в каждом отдельном бассейне — явление редкое, и их повторяемость 1—3 случая за 100 лет.

Повторяемость селей характеризует селеактивность данного бассейна. Однако в некоторых бассейнах сели хотя и возникают редко (т. е. селеактивность их мала), но единовременный объем селевых выносов весьма значительный (селеопасность высокая). Поэтому при оценке селеопасности горных районов в период планирования и проведения каких-либо работ необходимо учитывать оба показателя.

Вероятность селепроявления на территории известных селевых бассейнов основывается на прогнозе дождевой и гляциальной селеопасности. Прогноз дождевой селеопасности базируется на метеопрогнозе количества осадков. В большинстве горных районов суточные осадки 1% обеспеченности (повторяющиеся 1 раз в 100 лет) составляют 80—120 мм, что, как правило, приводит к образованию селей. Даже величины суточных максимумов осадков 20% обеспеченности (повторяющиеся 1 раз в 5 лет) способствуют формированию селей ливневого происхождения во всех горных районах. Для каждого района в зависимости от условий существует своя критическая норма осадков, превышение которой может привести к селеопасной ситуации.

Прогнозирование гляциальной селеопасности базируется на выявлении аномальных отклонений характеристик водного и термического режимов. Для этого используется информация гидрометеостанций и постов, расположенных в данном горном районе. Прогноз гляциальной селеопасно­сти заключается в заблаговременном предсказании возможности прорыва моренных и подпруженных озер, а также внутри ледниковых емкостей.

Признаками гляциальной селеопасности являются: высокая температура воздуха в течение 3—5 суток в высокогорном районе; повышенный сток воды с ледника; высокий уровень воды в моренном озере и уменьшение (прекращение) стока воды (по сравнению с другими водостоками ледникового питания) в данном районе.

Температурный режим теплового периода года оказывает существенное влияние на формирование гляциальных селей. Сумма средних суточных температур воздуха за 10 дней более 165° служит признаком селеопасности. В горных районах Средней Азии возникновение селей связано с теми периодами, когда в течение нескольких дней величина температуры воздуха равна 28—32°С.

В последние годы к естественным причинам формирования селей добавились причины антропогенные и техногенные. К антропогенным причинам относятся, например, бессистемная вырубка лесов на горных склонах, деградация наземного и почвенного покрова нерегулярным выпасом скота.

Техногенными причинами являются:

неправильно организуемые отвалы отработанной горной породы горнодобывающими предприятиями;

массовые взрывы горных пород или прокладка железных и автомобильных дорог и других сооружений;

отсутствие рекультивации земель при строительстве и взрывных работах в карьерах по добыче полезных ископаемых;

переполнение искусственных водоемов и нерегулируемый выпуск воды из ирригационных каналов, проходящих по горным склонам;

повышенная загазованность воздуха отходами промышленных предприятий, губительно действующая на почвенно-растительный покров.

Селевые потоки наносят большой ущерб народному хозяйству, природе, угрожают жизни людей, прежде всего жителей городов и населенных пунктов, находящихся на пути селя.

Суммарный ущерб от прохождения селей исчисляется сотнями миллионов рублей ежегодно.

В целом 25% территории РФ находится в селеопасных зонах, которые отличаются разнообразием условий и форм проявления селевой активности. Все селеопасные горные районы разделяются на две зоны — теплую и холодную. Теплую зону образуют умеренный и субтропический климатические пояса, в пределах которых селепроявления развиты в форме водно-каменных и грязекаменных потоков.

Холодная зона охватывает селеопасные районы Субарктики и Арктики. Здесь в условиях дефицита тепла и вечной мерзлоты преимущественно распространены водно-снежные селевые потоки.

Внутри зон выделены регионы, которые разделяются на области. Регионы охватывают группы горных стран с общим господствующим типом (типами) селепроявления, близкими условиями климата и рельефа. Разделение регионов на области основано на учете специфики селепроявления и степени селевой опасности. Теплая зона включает 8 регионов и 19 областей, а холодная, соответственно, 4 и 9.

Регионы теплой зоны: Крымско-Карпатский, Кавказский, Уральский, Копетдагский, Памиро-Тянь-Шанский, Южносибирский, Амуро-Сахалинский и Курило-Камчатский.

Регионы холодной зоны — Западный, Верхоянско-Черский, Колымско-Чукотский, Арктический.

Объем, или мощность, селя может составлять десятки и сотни тысяч, а иногда и миллионы кубических метров селевой массы.

Скорость движения селей колеблется в пределах от 2 до 10 м/с, иногда и более. Сель, в отличие от водного потока, часто движется не непрерывно, а отдельными валами, то почти останавливаясь, то опять ускоряя движение. Это происходит, в основном, вследствие задержки селевой массы в сужении русла, на крутых поворотах, в местах резкого уменьшения уклона. Если обычно скорость течения селевого потока 2,5—4,0 м/с, то при прорывах заторов она иногда достигает 10 м/с; при этом расход воды увеличивается в 3—5 раз. Максимальная скорость превышает среднюю в 1,5—2 раза.

При движении сель представляет собой сплошной поток из грязи, камней и воды. Крутой передний фронт селевой волны высотой от 5 до 15 м образует «голову» селя. Максимальная высота вала водогрязевого потока достигает 25 м.

Структурный состав селевого потока определяется составом и долей твердого материала в объеме потока, которая в зависимости от геологических условий изменяется от 10 до 70%. Обычно доля твердого материала составляет не менее 100 кг в 1 м³ воды.

Опасность селей не только в их разрушительной силе, но и во внезапности их появления. Под внезапностью возникновения селевого потока понимают невозможность предопределить заранее дату прохождения селя.

Повторяемость селей для разных селеопасных районов различна. Например, в Забайкалье мощные селевые потоки формируются обычно через 5—6 лет. В бассейнах ливневого и снегового питания, где имеется постоянный запас рыхло-обломочного материала для питания селей, сели повторяют­ся относительно часто (один раз в 2—4 года, иногда несколько раз в течение года) и связаны, в основном, с периодами выпадения значительных осадков.

Весьма мощные селевые потоки (выносят 2—4 млн м³ обломочного материала) повторяются относительно редко — один раз в 30—50 лет.

Прогнозирование селей

Под прогнозированием селей, или прогнозом селеопасности, понимается заблаговременное предсказание формирования селевого потока в данном селеактивном районе.

Целями прогнозирования последствий селей являются оценка возможного ущерба от их действия, выяснение данных о возможных объектах воздействия, т. е. о том, какие населенные пункты, объекты, участки дорог могут быть в опасности.

Теоретические основы прогнозирования послед­ствий селей и лавин. Имеющиеся в системе Госкомгидромета РФ данные о последствиях селей на территории страны не всегда и не везде являются полными и исчерпы­вающими, они не систематизированы и нередко отрывочны.

Для качественного прогнозирования последствий селей необходимы систематизация и анализ в достаточной степени по­ных данных о последствиях всех селей в нашей стране.

В результате проведенного в Росгидромете анализа степени селевой опасности в различных районах страны составляются перечни некоторых народнохозяйственных объектов и населенных пунктов, нуждающихся в первоочередной защите от селей.

Очевидно, что анализ селевой опасности с целью планирования и осуществления первоочередных противоселевых мероприятий должен проводиться систематически и охватывать все селеопасные территории страны.

Селевой поток представляет большую опасность из-за значительной скорости продвижения (до 15 м/с) и большой разрушительной силы — его давление на препятствие достигает 12 т/м². Одним из основных условий возникновения селей на территории России является высокая норма дож­девых осадко. Они в состоянии смыть продукты разрушения горных пород и вовлечь их в движущийся поток.

Для большей части городов России реальны угроза регулярного схода маломощных селей и периодически возникающая (1 раз в 2—3 года) угроза схо­да селевых потоков средней мощности. Конус выноса таких селей, как правило, не затрагивает большей части территории жилой застройки самих городов, но для них нельзя полностью исключить и возможность возникновения более мощных селевых потоков. Основную угрозу на территории России селевые потоки представляют для небольших населенных пунктов, расположенных непосредственно в зоне конуса выноса селевых потоков.

Поражающие действия селевого потока:

непосредственное ударное воздействие селевой массы на человека;

обструкция дыхательных путей жидкой составляющей, приводящей к механической асфиксии, аспирации массы селя;

разрушения зданий, сооружений и других объектов, в которых могут находиться люди;

разрушения систем жизнеобеспечения.

При оценке поражающего действия селя необходимо учитывать следующие параметры:

прогнозируемое время начала схода селя;

продолжительность схода селя;

объем селевого потока;

плотность селевой массы;

скорость продвижения селя.

Значительное количество факторов, участвующих в процессе селеобразования, а также сложный характер их вза­модействия не позволяют на данном этапе развития знаний об этом природном явлении составить достаточно точный заблаговременный прогноз времени начала схода селя в конкретном селевом бассейне.

Особую значимость приобретают краткосрочные и оперативные прогнозы. Краткосрочные прогнозы.составляют на 1—3 суток по результатам анализа гидрологической и метеорологической обстановки в селеопасном районе. Этого времени вполне достаточно для организации и проведения защитных мероприятий. Для комплекса проводимых мероприятий этот параметр является входным, выдается соответствующи­ми службами наблюдения и лабораторного контроля и из расчетных показателей воздействия может быть исключен.