Мероприятия по уменьшению последствий от извержения вулканов

Защита от лавы

1.Бомбардировка лавового потока с самолета.

Лавовый поток, охлаждаясь, создает заградительные валы и течет в лотке. Когда же удается эти валы прорвать, лава разливается, скорость ее течения замедляется, и движение приостанавливается. Однако бомбардировка может быть не слишком успешной из-за пыли и паров воды, которые мешают прицеливанию.

2.Отвод лавовых потоков с помощью искусственных желобов.

3.Бомбардировка кратера.

Лавовые потоки, по большей части, возникают из-за того, что лава вдруг переливается через край кратера. Если же удается разрушить стенку кратера раньше, чем образовалось лавовое озеро, скопится немного меньше лавы, и ее излияние по склону не принесет вреда. Сток лавы, кроме того, можно изменить в нужном направлении.

4.Возведение предохранительных дамб.

Речь, конечно, идет не о том, чтобы задержать лаву плотиной, а о том, чтобы отвести ее в другую сторону.

5.Охлаждение поверхности лавы водой.

На охлажденной поверхности образуется корка, и поток останавливается. Жители Исландии осуществляли такие меры при извержении вулкана на острове Хеймаэй. Это потребовало колоссального количества воды. Однако сам метод оказался успешным, лава была остановлена.

Защита от выпадения тефры Создание и использование в случае извержения специальных укрытий. Возможно проведение эвакуации населения.

Защита от вулканических грязевых потоков

От слабых грязевых потоков можно защититься дамбами или сооружением желобов. В некоторых индонезийских селениях у подножия вулканов насыпают искусственные холмы. При серьезных опасностях люди поднимаются на них и таким образом могут избежать опасности. Существует еще один способ защиты — искусственное понижение кратерного озера. Но наилучший способ — запрет заселения опасной территории или эвакуация при первых признаках вулканического извержения.

Оползни

Оползни и овражная эрозия в городах России известны давно, но в последние десятилетия их опасность резко увеличивается вследствие роста градостроительства, усиления процессов подтопления, создания водохранилищ. Существенный ущерб оползни наносят Нижнему Новгороду, Чебоксарам, Казани, Ульяновску, Вольску, Саратову, Волгограду, Москве, Калуге, Рязани, Кашире, Полтаве и другим городам.

Перемещения значительной массы породы, вызванные оползнями, могут приводить к катастрофическим последствиям и приобретать характер чрезвычайной ситуации. Оползни могут разрушать отдельные объекты и подвергать опасности целые населенные пункты, губить сельскохозяйственные угодья, создавать опасность при эксплуатации карьеров, повреждать коммуникации, туннели, трубопроводы, телефонные и электрические сети, угрожать водохозяйственным сооружениям (плотинам).

Оползни представляют собой скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Движение оползня начина­ется вследствие нарушения равновесия склона и продолжается до достижения нового состояния равновесия.

Скорости движения оползней различны. Если они невелики, т. е. оползень движется от вершины до основания склона десятки лет, то растущие на нем деревья постепенно при­спосабливаются к нарастающему перекосу поверхности и искривляются. При быстром смещении рост деревьев продолжается в наклонном положении, за что они и получили обидное название пьяный лес.

Оползни возникают при нарушении устойчивости склона. Сила связанности грунтов или горных пород оказывается в какой-то момент меньше силы тяжести, и вся масса приходит в движение. Оползни не являются катастрофическими процессами, при которых гибнут люди, но ущерб, наносимый ими народному хозяйству, значителен: разру­шаются жилища, повреждаются коммуникационные тоннели, трубопроводы, телефонные и электрические сети.

Оползни определяются следующими характеристками:

типом пород;

влажностью пород;

скоростью движения по склону;

объемом пород;

смещением;

максимальной длиной по склону — деформацией земной массы.

Породы, составляющие основу оползня, могут быть разными — от глинистых масс до скальных.

По влажности оползни бывают:

сухие, не содержащие влаги;

слабовлажные, содержащие немного несвободной воды, обусловливающей пластичность и текучесть грунта;

влажные, содержащие достаточно воды, чтобы частично обладать текучестью;

очень влажные, содержащие достаточно воды для жидкого течения на голых склонах.

По скорости смещения склоновые процессы делятся на медленные, средние и быстрые. Только быстрые оползни могут стать причиной настоящих катастроф с сотнями жертв.

Самый трагический оползень был в 1920 г. в провинции Кансу в Китае. На Лессовом плато произошло сильное землетрясение и склоны стали неустойчивыми. Тысячи кубических метров леса завалили долины, засыпали города и селения, что привело к гибели 200 тыс. человек.

Профилактические и прогностические мероприятия

Большую часть оползней можно предотвратить, если свое­временно принять меры в начальной стадии их развития.

Особенно важное значение имеют контроль и прогнозирование оползневых процессов.

Они необходимы для обеспечения:

расположения объектов в безопасных местах;

своевременного предупреждения возникновения новых оползней;

предотвращения опасного объема и скорости смещения уже сущест­вующих оползней;

выявления необходимости борьбы с оползнями;

возможности эксплуатации объектов без укрепления склона.

Для предотвращения возникновения оползней требуются контроль за состоянием склонов и соблюдением охранно-противооползневого режима, а также комплекс противооползневых мероприятий с учетом гидрогеологических условий и характеристики оползневого участка. Необходимые для этого данные наносят на крупномасштабные карты. На них должны быть указаны: устойчивость склонов; возможность производства земляных работ; гидрогеологические условия района; возвышенности и косогоры; места расположения стоков, дренажных бассейнов, затопляемых участков и распределение подземных вод. На эти же карты наносят места про­шлых оползней и районы возможного оползания. К карте прилагают пояснительную записку с подробным описанием оползневого района (участка).

В нашей стране существуют система наблюдения за оползнями и прогнозирование их развития. В пределах участков, где возможно возникновение оползней, организуется постоянное наблюдение для выявления причин оползневых перемещений, изучения их динамики и разработки комплекса противооползневых мероприятий. Наблюдение ведется специально назначенными постами из состава работников ополз­невых станций, в задачу которых входит контроль за колебаниями уровней воды в колодцах, дренажных сооружениях, буровых скважинах, реках, водохранилищах и озерах, за режимом подземных вод, скоростью и направлением оползневых подвижек, за выпадением и стоком атмосферных осадков.

На наиболее ответственных участках такие посты оборудуют створы глубинных реперов и ведут за ними наблюдение. В качестве реперов чаще всего используют буровые штанги длиной 2—2,5 м. В районах глубокого промерзания оползневого грунта штанги-реперы устанавливают на глубину до 3 м и заливают раствором цемента. Особенно тщательно наблюдают за реперами в осенне-весенний период года, когда, как правило, выпадает большое количество атмосферных осадков, являющихся одной из основных причин возникновения оползней. Данные о колебаниях уровней подземных вод и их влиянии на устойчивость склонов, а также конкретные сведения об оползневых смещениях оползневые станции представляют ежегодно в виде краткого отчета в управление инженерной защиты города и штаб ГО города. На основании результатов наблюдений выявляют участки, где ожидается развитие оползней, а также выполняют работы на участках, где зафиксировано смещение земляных пород и определяют силы и средства, необходимые для обеспечения противооползневых мероприятий. Имея перечень объектов народного хозяйства, расположенных на участках ожидаемого развития оползней, можно прогнозировать (как и в случаях селей, лавин) их последствия и ущерб.

Противооползневые мероприятия по своему характеру разделяются на две группы: пассивные и активные.

Пассивные охранно-ограничительные мероприятия:

· запрещение подрезки оползневых склонов и устройства на них всякого рода выемок;

· недопущение различного рода подсыпок, как на склонах, так и над ними, в пределах угрожающей полосы;

· запрещение строительства на склонах и на указанной по­лосе сооружений, прудов, водоемов, объектов с большим водопотреблением без выполнения конструтивных мер, полностью исключающих утечку воды в грунт;

· запрещение взрывов и горных работ вблизи оползневых участков;

· ограничение скорости движения железнодорожных поездов в зоне, примыкающей к оползневому участку;

· запрещение устройства водонепроницаемых пластырей в зоне выплывания грунтовых вод; охрана древесно-кустарниковой и травянистой раститель­ности;

· запрещение неконтролируемого полива земельных участков, а иногда и их распашки;

· запрещение устройства водопроводных колонок и постоянного водопровода без канализации; недопущение сброса на оползневые склоны ливневых, талых, сточных и других вод; занесение оползневых территорий.

К активным относятся противооползневые мероприятия, проведение которых требует устройства различного рода инженерных сооружений. Противооползневые меры механического удержания земляных пород в равновесии включают: перераспределение земляных масс на оползневых склонах (планировку склона и его террасирование); устройство подпорных стенок; возведение контрбанкетов, контрфорсов, свайных рядов и др.;

подпорные конструкции (контрофорсы) — для предотвращения оползневых процессов; Контрфорсы — подпорные сооружения, одерживающие грунт склонов и откосов от смещения, и врезающиеся подош­вой в устойчивые слои грунта. Обычно их возводят из каменной кладки на цементном растворе, из бетона или бутобетона. По своей конструкции они могут быть дренажными или без дренирующих элементов. В основании дренажа контрфорсов рекомендуется укладывать водоотводные трубы (асбестовые, керамические, бетонные) диаметром 150—200 мм;

Подпорные стенки — на сравнительно небольших оползнях, а также на склонах при нарушении их устойчивости в результате подрезки и подмывок; Подпорные стенки целесообразно устраивать при сравнительно небольших оползнях на склонах при нарушении их устойчивости (подрезки, подмывки, пригрузки и др.). Подпорные стенки, как правило, сооружают из сборного железобетона или хорошо обожженного кирпича и камня. Для повышения устойчивости подпорных стенок обычно делаЮт застенный дренаж. При расчете подпорных стенок необходимо определить оползневое давление на стенку, а также вре­менную нагрузку на откос и непосредственно на стенку.

Контрбанкеты. Контрбанкеты устраивают у подошвы действующих или потенциальных оползней для препятствия смещению оползневого грунта. Протяженность контрбанкета определяется размерами оползня, ширина и высота — устойчивостью оползневой массы. Контрбанкеты сооружают из грунта, а в отдельных случаях из бутового камня, укладываемого в основании оползня в виде призмы. При возведении контр­банкетов из недренирующих и слабодренирующих грунтов необходимо предусмотреть каптаж грунтовых вод. На по­верхности контрбанкетов должны быть предусмотрены отвод поверхностных вод, борьба с эрозией почв, травосеяние и др.;

Свайные ряды — для укрепления оползневых склонов в период временной стабилизации оползней, имеющих относительно малую (до четырех метров) мощность смещенного тела (бетонные, железобетонные и стальные сваи располагают в шахматном порядке в несмещаемой породе, как правило, на глубину 2 м); сплошные свайные, или шпунтовые, ряды (тонкие стенки) (устанавливаются реже других удерживающих со­оружений вследствие их высокой стоимости). Свайные ряды (сваи-шпонки) — применяют в период временной стабилизации оползней, имеющих небольшую (до 4 м) мощность смещаемого тела. Чтобы не нарушить ус­тойчивости склона при забивке, целесообразно устанавливать сваи в предварительно пробуренные скважины. Можно использовать также непригодные рельсы и стальные трубы диаметром 300—400 мм с последующей заливкой их бетоном. Размещать свайные ряды необходимо в нейтральной или пассивной (контрфорсной) части оползня.

Борьба с оползнями основана на обеспечении устойчивости склона.

Общими противооползневыми мероприятиями для оползней всех видов являются:

· отвод поверхностных вод, притекающих к оползневому со стороны (устройство нагорных канав);

· отвод атмосферных вод с поверхности оползневого участка;

· разгрузка оползневых склонов (откосов), террасирование склонов;

· посадка древесной и кустарниковой растительности в комплексе с посевом многолетних дернообразующих трав на поверхности оползневых склонов;

· спрямление русел рек и периодически действующих водотоков, подмывающих основание оползневых склонов;

· берегоукрепление (буны, донные волноломы, струенаправляющие устройства, защитные лесонасаждения и др.) в основании подмываемых оползневых склонов;

· отсыпка (намыв) земляных (песчаных, гравийных, каменных) контрбанкетов у основания оползневых склонов.

Отвод поверхностных вод обеспечивают устройством системы нагорных водоотводных канав, лотков и ограждающих валов. Если рельеф оползневых склонов сильно пересеченный, целесообразно на водоотводных канавах создавать перепады, быстротоки, шахтные или консольные водо­сбросы.

Дренирование склонов по конструкции бывает четырех типов: горизонтальные (трубчатые) дренажи-преградители; дренажные галереи; вертикальные и комбинированные дренажи.

Горизонтальные дренажи применяют при неглубоком (до 4—8 м) залегании водоупора, так как их укладывают в открытые траншеи. Для устройства дренажа применяют керамические, бетонные или асбестоцементные трубы. Диаметр и тип труб определяют гидравлическим расчетом в зависимости от агрессивности подземных вод. Для проверки работы дренажа по его трассе устраивают смотровые, поворотные и перепадные колодцы. Такие типы дренажей рекомендуются для остановившихся оползней или мест, где им не угрожают оползневые смещения. Для удаления воды, содержащейся в трещинах и пустотах движущегося оползневого тела, целесообразно применять простейшие конструкции фашинного дренажа, так как этот тип дренажа достаточно гибкий и способен выдерживать значительные деформации, создаваемые небольшими подвижками.

Дренажные прорези применяют в тех же случаях, что и фашинный дренаж, т. е. на движущихся оползнях. При массовом (площадном) выклинивании подземных вод на стабилизировавшихся оползневых склонах или устойчивых оползневых террасах целесообразно применять пластовые дренажи.

Дренажные галереи эффективны в местах глубокого залегания водоносного горизонта, питающего оползневый склон водой, при значительной водообильности и хорошей водоотдаче грунтов. Их включают только в общий комплекс противооползневых мероприятий из-за трудоемкого и дорогостоящего устройства.

Вертикальные дренажи (буровые скважины или шахтные колодцы) целесообразны при дренировании одного или нескольких водоносных горизонтов при большой глубине их залегания. Вода из вертикальных дренажей отводится в специальные водосборные галереи.

Комбинированные дренажи представляют сочетание горизонтальных и вертикальных дренажей в одной системе. Их широко применяют на оползневых склонах с несколькими глубоко залегающими водоносными горизонтами, разделенными водоупорными пластами.

Для борьбы с оползнями можно использовать и простейшие инженерные сооружения: нагорные канавы и дренажи.

Нагорные канавы предназначены для отвода воды с поверхности оползневого участка. Их устраивают глубиной 0,6—1,5 м выше верхней границы оползневого участка. Канавы рекомендуется отрывать, по возможности, прямыми, без резких изломов и поворотов, так как в таких местах обычно изменяется скорость течения воды и происходит отложение наносов. В результате сечение канав уменьшается, и они не могут пропускать расчетное количество воды. На оползнях глубиной до 2 м канавы можно отрывать поперек оползня. В этом случае ширина канавы должна быть в 3—5 раз больше ее глубины.

Для дренирования оползневых склонов можно использовать систему поперечных дренажей в сочетании с дренажами- прорезями, устраиваемыми вниз цо склону.

Поперечные дренажи со сплошным заполнением — это траншея глубиной 2—3 м, заполняемая (полностью или частично) щебенкой или хворостом. Уклон дна траншеи должен быть не мїенее 0,005.

В щебенчатых дренажах (рис. 2.9, 2.10) траншею в средней части заполняют щебнем или камнем, а в боковых частях — глинобетоном или хорошо промытым крупнозерни­стым песком.

Эффективное средство закрепления крутизны оползневых склонов — посадка древесной и кустарниковой растительности

в комплексе с посевом многолетних дернообразующих трав. Корневая система деревьев и кустарников надежно связывает верхние слои почвы с нижележащими слоями, предупреждая возможное сползание почвогрунтов вниз по склону. Закрепление склонов с помощью лесонасаждений особо рекомендуется при борьбе с оплывинами и неглубокими оползнями-потоками. Высаживать деревья и кустарники рекомендуется поперек склона рядами на расстоянии до 1,5 м один от другого.

Для закрепления оползневых склонов и защиты их от эрозии можно использовать дернообразующие однолетние и многолетние травы, корневая система которых хорошо защищает почву от размыва.

Для закрепления берегов рек, водохранилищ и морских обрывов, подвергающихся оползневым процессам, целесообразны откосные покрытия из железобетонных плит на сплошных гравийно-песчаных обратных фильтрах.

Оптимальный комплекс сооружений противооползневой защиты устанавливают в следующем порядке:

составляют схему расположения объектов на оползнеопасной территории;

определяют характер их влияния на оползнеобразующие факторы в процессе застройки и эксплуатации проектируемых сооружений (повышение напряженного состояния пород склонов, изменение уровней грунтовых вод, уменьшение прочностных характеристик пород и др.);

оценивают изменение коэффициента устойчивости склонов;

выбирают вид сооружений противооползневой защиты, и для каждого из них определяют степень повышения коэффициента устойчивости;

оценивают возможность использования сооружений противооползневого комплекса для выполнения функций отдельных конструкций объектов застройки.

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.