Оползни, сели, обвалы

Оползни, сели, обвалы

 

 

 

Оглавление

 

 

1. Сели

2. Обвалы

3. Оползни

4. Снежные лавины

5. Способы борьбы с оползнями, селевыми потоками и обвалами

6. Правила поведения людей при возникновении  селевых потоков, оползней и обвалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Сели

В гидрологии под  селем понимается паводок с очень  большой концентрацией минеральных частиц, камней и обломков горных пород (до 50—60 % объема потока), возникающий в бассейнах небольших горных рек и сухих логов и вызванный, как правило, ливневыми осадками или бурным таянием снегов. Сель — нечто среднее между жидкой и твердой массой. Это явление кратковременное (обычно оно длится 1—3 ч), характерное для малых водотоков длиной до 25—30 км и с площадью водосбора до 50—100 км².

Сель представляет собой грозную силу. Поток, состоящий из смеси воды, грязи и камней, стремительно несется вниз по реке, выдергивая с корнем деревья, срывая мосты, разрушая плотины, обдирая склоны долины, уничтожая посевы. Находясь вблизи от селя, можно ощущать содрогание земли под ударами камней и глыб, запах сернистого газа от трения камней друг о друга, слышать сильный шум, подобный грохоту камнедробилки. Опасность селей не только в их разрушительной силе, но и во внезапности их появления. Ведь ливень в горах часто не охватывает предгорья, и в обжитых местах сель появляется неожиданно. Из-за большой скорости течения время от момента возникновения селя в горах до момента выхода его в предгорье исчисляется подчас 20—30 минутами.

Селевые потоки наблюдаются  во всех горных районах страны. Горы Кавказа, Карпат, Крыма, Урала, Памира, Алая, Тянь-Шаня, Алтая, Саян, хребты Баргузинский, Удакан, Становой, Верхоянский, Черского, Колымский — всюду здесь время от времени грохочут селевые потоки. Селями охвачено 10 % территории Советского Союза. Всего на сегодняшний день зарегистрировано около 6000 селевых водотоков, но, по-видимому, их число превышает 10000. Более половины селевых русел приходится на Среднюю Азию и Казахстан. Особенно большой вред причиняют сели городам. Угроза селей висит над 50 городами, в том числе над столицами пяти союзных республик — Алма-Ата, Ереваном, Фрунзе, Душанбе и Тбилиси.

Сколь  разнообразны горы, столь многообразны и селевые потоки в отношении частоты прохождения, состава и объема твердого материала, максимального расхода и пр. Решающим здесь обстоятельством является не столько сама по себе высота гор, сколько крутизна склонов, или, как иногда говорят, энергия рельефа. Минимальный уклон селевого водотока — 10— 15%, максимальный — до 800—1000%.

По составу переносимого твердого материала селевые потоки принято различать следующим образом: грязевые потоки. Смесь воды с мелкоземом  при  небольшой концентрации камней. Объемный вес 1,5—2,0 т/м ; грязекаменные потоки. Смесь воды, мелкозема, гальки, гравия, небольших камней; попадаются  и  крупные  камни,  но  их  немного,  они  то выпадают из потока, то вновь начинают двигаться вместе с ним.  Объемный  вес 2,1—2,5 т/м³; — водокаменные потоки. Смесь воды с преимущественно крупными камнями, в том числе с валунами и со скальными обломками. Объемный вес 1,1 —1,5 т/м³.

Селевые потоки подразделяются также по характеру их движения в  русле: связанные потоки. Состоят  из смеси воды, глинистых и песчаных частиц. Раствор имеет свойства пластичного вещества. Поток как бы представляет собой единое целое. В отличие от водного потока, он не следует изгибам русла, а разрушает и выпрямляет их или переваливает через препятствия; несвязанные потоки. Они движутся с большой скоростью; отмечается постоянное соударение камней, их обкатывание и истирание. Поток в основном следует изгибам русла, подвергая его то там, то здесь разрушению.

Наконец, сели классифицируются и по объему перенесенной твердой  массы:

|Размер селя                                  |Объем селя                        

|Небольшой                            0,1 - 1,0 тыс. м3                 

|Довольно большой               1,0 - 10 тыс. м3                  

|Большой                                10 - 100 тыс. м3               

|Очень большой                     0,1 - 1,0 млн. м3              

|Огромный                              1 - 10 млн. м3                   

|Грандиозный                         10 - 100 млн. м3               

 

При огромных селях  с 1 км²  селеносного  бассейна  в среднем сносится 20—50 тыс. м³ твердого материала, или 50—120  тыс.т.  В качестве  примера можно привести три случая  селя огромного размера, зарегистрированные в районе г. Алма-Ата .(1921, 1963 и 1973 гг.), и один случай  —  в  районе  г. Еревана (1946 г.).

Селевые потоки  возникают  при  одновременном  выполнении трех условий:     наличии на склонах бассейна достаточного количества продуктов разрушения горных пород; наличии нужного объема воды для смыва или сноса со склонов рыхлого твердого материала и последующего его перемещения по руслам; — наличии крутого уклона склонов и водотока.

Главная  причина разрушения  горных пород заключается в резких внутрисуточных колебаниях  температуры воздуха.  Так,  в летние  месяцы  в горных районах Туркмении и Армении суточная амплитуда колебаний  температуры воздуха достигает 50—60° С. Это ведет к возникновению многочисленных трещин в породе и ее  дроблению.  Описанному  процессу  способствует  периодическое замерзание  и  оттаивание  воды,  заполняющей трещины. Замерзшая вода, расширяясь в объеме, с огромной силой давит на стенки трещины.  Кроме  того, горные породы разрушаются за счет химического  выветривания  (растворение  и окисление минеральных частиц внутрипочвенными и грунтовыми водами), а  также за счет органического выветривания под воздействием микро- и макроорганизмов.

В большинстве случаев  причиной  образования  селей  служат ливневые осадки, реже интенсивное таяние снега, а также прорывы  моренных  и завальных озер, обвалы, оползни,  землетрясения.  Впрочем,  каждому  горному району  свойственна  определенная  статистика  причин  возникновения  селей. Например, в целом для Кавказа  причины  возникновения  селей  распределяются следующим образом: дожди и ливни — 85 %, таяние вечных снегов — 6  %,  сброс  талых вод из мореных озер — 5%,  прорывы  завальных  озер  —  4%.  А  вот  в Заилийском  Алатау  все наблюдавшиеся большие и огромные  сели   вызваны прорывом моренных и завальных озер.    

В  общих  чертах  процесс  формирования  селя  ливневого  происхождения протекает  следующим  образом.  Вначале  вода  заполняет  поры  и   трещины, одновременно устремляясь вниз по уклону.  При  этом  резко  ослабевают  силы сцепления  между  частицами,  и   рыхлая   порода   приходит в состояние неустойчивого  равновесия.  Затем  вода  начинает  течь  и  по  поверхности. Первыми приходят в движение мелкие частицы грунта, потом  галька  и  щебень, наконец, камни и валуны. Процесс  лавинообразно  нарастает.  Вся  эта  масса поступает в лог или русло и вовлекает в движение новые массы  рыхлой  горной породы. Если расход воду недостаточный, то сель как  бы  выдыхается.  Мелкие частицы и небольшие камни уносятся  водой  вниз,  крупные  камни  создают  в русле самоотмостку. Остановка селевого потока может так же  происходить в результате затухания скорости течения при  уменьшении  уклона  реки. 

Какой- либо  определенной  повторяемости  селей  не  наблюдается.   Замечено,   что образованию грязевых и  грязекаменных  потоков  способствует  предшествующая засушливая длительная погода.  При  этом  на  горных  склонах  накапливаются массы тонких  глинистых  и  песчаных  частиц.  Они-то  и  смываются  ливнем.

Напротив, формированию воднокаменных потоков благоприятствует предшествующая дождливая погода. Ведь твердый материал для  этих  потоков  в основном находится у подножия крутых склонов и в  руслах  рек  и  ручьев.  В случае хорошей предшествующей увлажненности ослабевает связь камней  друг  с другом и с коренной породой. Ливневые селевые потоки носят эпизодический характер.  В  течение  ряда лет могут пройти десятки значительных  паводков,  и  только  потом  в  очень дождливый год случится сель.

Бывает, что на реке сели  наблюдаются  довольно часто. Ведь  в  любом  сравнительно  большом  селевом  бассейне  есть  много селевых очагов, и ливни накрывают то один, то другой очаг. Так, на  реке Баксан три года подряд (1960—1962  гг.)  проходили  мощные  селевые  потоки, каждый  раз  оставляя  в  долине  реки  100—200  тыс.м³ рыхлообломочного материала. В верхней части бассейна Терека по рекам  Тери-Дон,  Гимра-Дон  и другим  в  очень  дождливый  1953  г.  прошел  ряд  мощных  грязекаменных  и воднокаменных селевых потоков. 

Добавим  также,  что  сели  большей  частью, приурочены к вечерним и ночным часам  суток.  Причина  в  том,  что  сильный дневной  прогрев  воздуха  над  равнинами  приводит   к   бурному   развитию восходящих воздушных потоков и к образованию кучевых  облаков,  затем  ночью воздух  охлаждается,  и   выпадают   осадки. Иногда сель провоцируется землетрясением.

 

2 . Обвалы

 

Обвал   -   быстрое   перемещение   масс   горных   пород,   образующих преимущественно крутые склоны долин.  При  падении  оторвавшаяся  от  склона масса пород  разбивается  на  отдельные  глыбы,  которые,  в  свою  очередь, дробясь  на  более  мелкие  части,  засыпают  дно  долины.  Если  по  долине протекала  река,  то  обвалившиеся  массы,  образуя  запруду,  дают   начало долинному озеру. Обвалы  склонов  речных  долин  вызываются  подмывом  реки, особенно в  половодье. 

В  высокогорных  областях  причиной  обвалов  обычно служат появляющиеся трещины, которые, пропитываясь  водой  (и  особенно  при замерзании воды),  увеличиваются  в  ширину  и  глубину  до  тех  пор,  пока отделяемая трещиной масса от какого-нибудь толчка (землетрясение) или  после сильного дождя (особо сильное пропитывание  трещины  водой)  или  же  какой-нибудь   иной   причины,   иногда   искусственной   (например,    проведение железнодорожной  выемки  или  карьера  у  подножья  склона),  не  преодолеет сопротивления удерживающих ее  пород  и  не  обрушится  в  долину. 

Величина обвала варьирует в самых широких пределах, начиная от обрушения  от  склонов небольших обломков пород, которые, накапливаясь на  более  пологих  участках склонов, образуют т. н. осыпи, и до обвала огромных  масс,  измеряемых  млн. м³, представляющих в культурных странах огромные бедствия. У подножья  всех крутых склонов гор всегда можно видеть обвалившиеся сверху камни,  причем  в участках, особо благоприятных для накопления их, эти камни покрывают  сплошь иногда значительные площади (так называемый  «хаос»  в  Алупке  на  Крымском побережье, подножье горы Таганай на Южном Урале и т. д.).   

При  проектировке  железнодорожной  трасы  в  горах  необходимо   особо внимательно выяснять участки, неблагополучные по обвалам, и, если можно,  их обходить. При  закладке  в  склонах  карьеров  и  проведении  выемок  всегда следует производить осмотр всего склона,  изучая  характер  и  напластование пород,  направление  трещин,  отдельностей,  чтобы  разработка  карьера   не нарушила устойчивости вышележащих пород. При проведении дорог  особо  крутые склоны закладываются штучным камнем насухо или  на  цементе.  Надо  иметь  в виду,  что  каолинизация,  хлоритизация  и серицитация  пород   увеличивает начальное  скольжение  пород  (сравнительно  с  неизмененными  породами),  и выемки  в  подобных  породах  должны  быть  особо  тщательно  ограждены   от возможных обвалов.

В  высокогорных  областях,  выше  снеговой  линии,   приходится   часто считаться со снежными обвалами. Они  возникают  на  крутых  склонах,  откуда накопившийся и часто  слежавшийся  снег  периодически  скатывается  вниз.  В районах снежных обвалов не следует  возводить  поселков,  дороги  необходимо защищать крытыми галереями, и  на  склонах  производить  лесные  насаждения, удерживающие  лучше  всего  снег  от   сползания.  

Обвалы   характеризуются мощностью обвального процесса (объемом  падения  горных  масс)  и  масштабом проявления (вовлечения в процесс площади). По мощности  обвального  процесса обвалы подразделяются на крупные (отрыв пород более  10  млн.м³),  средние (от 1 млн. до 10 млн. м³) и мелкие  (отрыв пород менее 1  млн.м³). 

По масштабу проявления обвалы подразделяются на  огромные  (100 - 200 га.), средние (50 - 100 га.), малые (5 - 50 га.) и мелкие (менее 5 га.).  

Совершенно другого  рода обвалы в районах распространения  горных  пород, легко выщелачиваемых водой (известняки,  доломиты,  гипсы,  каменная  соль). Просачивающаяся с поверхности вода весьма часто в этих породах  выщелачивает большие пустоты (пещеры), и  если  такая  пещера  образовалась  близ  земной поверхности, то по достижении большого объема потолок  пещеры  обваливается, а на поверхности земли образуется  впадина  (воронка,  провал);  иногда  эти впадины  заполняются  водой,  и  образуются  так  наз.  «провальные  озера».

Провалы наблюдаются  также в  пределах  каменоломен  и рудников,   благодаря обрушению  кровли пород над выработанными пространствами. Для предупреждения разрушения построек необходимо  под  ними производить  закладку   выработанного   пространства,   или   же   оставлять нетронутыми целики разрабатываемых пород.

Обвалы в горах  — это хоть  и  обычное  явление,  но  всегда  грозное, нередко приводящее к катастрофам.

 

3. Оползни

 

Оползни  возникают  тогда,  когда  природными  процессами  или  людьми нарушается устойчивость склона. Силы  связности  грунтов  или  горных  пород оказываются в какой-то момент меньше, чем сила тяжести, вся  масса  приходит в движение, и может произойти катастрофа.

Земляные массы  могут оползать по склонам с едва заметной скоростью.  В других случаях скорость смещения продуктов  выветривания  оказывается  более высокой, иногда большие  объемы  горных  пород  обрушиваются  со  скоростью, превышающей скорость экспресса. Все это склоновые смещения - оползни.