«Оползни, обвалы и сели.



Характеристики, причины, противодействия, меры безопасности»

Содержание


Введение
1. Оползни
2. Сели
3. Обвалы
4. Способы борьбы с оползнями, селевыми потоками и обвалами
5. Правила поведения людей при возникновении селевых потоков, оползней и обвалов


Введение



Стихийные бедствия угрожают обитателям нашей планеты с начала цивилизации. Где-то в большей мере, в другом месте менее. Стопроцентной безопасности не существует нигде. Природные катастрофы могут приносить колоссальный ущерб, размер которого зависит не только от интенсивности самих катастроф, но и от уровня развития общества и его политического устройства.

К стихийным бедствиям обычно относятся землетрясения, наводнения, селевые потоки, оползни, снежные заносы, извержения вулканов, обвалы, засухи, ураганы и бури. К таким бедствиям в ряде случаев могут быть отнесены также пожары, особенно массовые лесные и торфяные.

Действительно ли мы так беззащитны перед землетрясениями, тропическими циклонами, вулканическими извержениями? Что же развитая техника не может эти катастрофы предотвратить, а если не предотвратить, то хотя бы предсказать и предупредить о них? Ведь это позволило бы значительно ограничить число жертв и размеры ущерба! Мы далеко не так беспомощны. Кое-какие катастрофы мы можем предсказать, а некоторым и успешно противостоять. Однако любые действия против природных процессов требуют хорошего их знания. Необходимо знать, как они возникают, механизм, условия распространения и все прочие явления, с этими катастрофами связанные. Необходимо знать, как происходят смещения земной поверхности, почему возникает быстрое вращательное движение воздуха в циклоне, как быстро массы горных пород могут обрушиться по склону. Многие явления еще остаются загадкой, но, думается, лишь в течение ближайших лет либо десятилетий.

В широком смысле слова, под чрезвычайной ситуацией (ЧС) понимается обстановка на определенной территории, сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления, катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или повлекли за собой человеческие жертвы, нанесли ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей. Каждая чрезвычайная ситуация имеет свою физическую сущность, причины возникновения и характер развития, а также свои особенности воздействия на человека и окружающую его среду обитания.

1. Оползни



Cель, поток, обвал, оползень

Оползни — это смещение масс горных пород вниз по склону под действием силы тяжести. Они образуются в различных породах в результате нарушения их равновесия и ослабления их прочности и вызываются как естественными, так и искусственными причинами. К естественным причинам относятся увеличение крутизны склонов, подмыв их оснований морскими и речными водами, сейсмические толчки и т.п. Искусственными, или антропогенными, т.е. вызванными деятельностью человека, причинами оползней являются разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерный вынос грунта, вырубка леса и т.п.

Оползни можно классифицировать по типу и состоянию материала. Некоторые из них полностью состоят из скального материала, другие -только из материала почвенного слоя, а третьи представляют собой смесь льда, камня и глины. Снежные оползни называются лавинами. Например, оползневая масса состоит из каменного материала; каменный материал - это гранит, песчаник; он может быть прочным или трещиноватым, свежим или выветрелым и т. д. С другой стороны, если оползневая масса образована обломками горных пород и минералов, то есть, как говорят материалом почвенного слоя, то можно назвать это оползнем почвенного слоя. Он может состоять из очень тонкой зернистой массы, то есть из глин, или более грубого материала: песка, гравия и т. д.; вся эта масса может быть сухой или водонасыщенной, однородной или слоистой. Оползни можно классифицировать и по другим признакам: по скорости движения оползневой массы, масштабам явления, активности, мощности оползневого процесса, месту образования и др.

С точки зрения воздействия на людей и на проведение строительных работ скорость развития и движения оползня является единственно важной его особенностью. Трудно найти способы защиты от быстрого и, как правило, неожиданного движения крупных масс горных пород, и это часто приносит вред людям и их имуществу. Если оползень движется очень медленно в течение месяцев или лет, то он редко вызывает несчастные случаи, и можно принять предупредительные меры. Кроме того, скорость развития явления обычно определяет возможность предсказать это развитие, например можно обнаружить предвестники будущего оползня в виде трещин, которые возникают и расширяются в течение какого-то времени. Но на особенно неустойчивых склонах эти первые трещины могут образоваться так быстро или в таких недоступных местах, что их не замечают, и резкое смещение большой массы пород происходит внезапно. В случае медленно развивающихся движений земной поверхности можно еще до крупной подвижки заметить изменение особенностей рельефа и перекос строений и инженерных сооружений. В этом случае есть возможность, не дожидаясь разрушений эвакуировать население. Однако даже тогда, когда скорость движения оползня не увеличивается, это при больших масштабах явление может создать трудную, а иногда и не разрешимую проблему

Другой процесс также вызывающий иногда быстрое движение поверхностных горных пород, - это подмыв подножия склона морскими волнами или рекой. Удобно провести классификацию оползней по скорости движения. В самом общем виде быстрые оползни или обвалы происходят в течение секунд или минут; оползни со средней скоростью развиваются в течение промежутка времени, измеряемого минутами или часами; медленные оползни формируются и движутся в течение периода продолжительностью от нескольких дней до нескольких лет.

По масштабу оползни подразделяются на крупные, средние и мелкомасштабные. Крупные оползни вызываются, как правило, естественными причинами. Крупные оползни вызываются, как правило, естественными причинами и образуются вдоль склонов на сотни метров. Их толщина достигает 10—20 м и более. Оползневое тело часто сохраняет свою монолитность. Средние и мелкомасштабные оползни характерны для антропогенных процессов.

Оползни могут быть активными и неактивными, что определяется степенью захвата коренных пород склонов и скоростью движения.

На активность оползней оказывают влияние породы склонов, а также наличие в них влаги. В зависимости от количественных показателей присутствия воды оползни делятся на сухие, слабовлажные, влажные и очень влажные.

По месту образования оползни подразделяют на горные, подводные, снежные и оползни, возникающие в связи со строительством искусственных земляных сооружений (котлованов, каналов, отвалов пород и т.п.).

По мощности оползни могут быть малыми, средними, крупными и очень крупными и характеризуются объемом смещающихся пород, который может составлять от нескольких сотен кубических метров до 1 млн. м3 и более.

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 долину, образовать завальное озеро и способствовать наводнениям. Таким образом, наносимый ими народнохозяйственный ущерб может быть значительным.  

2. Сели  

В гидрологии под селем понимается паводок с очень большой концентрацией минеральных частиц, камней и обломков горных пород, 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.

Главная причина разрушения горных пород заключается в резких внутрисуточных колебаниях температуры воздуха. 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.

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.

Многим горным районам свойственно преобладание того или иного вида селя по составу переносимой твердой массы. Так, в Карпатах чаще всего встречаются воднокаменные селевые потоки сравнительно небольшой мощности. На Северном Кавказе проходят преимущественно грязекаменные потоки. С горных хребтов, окружающих Ферганскую долину в Средней Азии, спускаются, как правило, грязевые потоки.

Существенным является то, что сель в отличие от водного потока движется не непрерывно, а отдельными валами, то почти останавливаясь, то опять ускоряя движение. Это происходит вследствие задержки селевой массы в сужении русла, на крутых поворотах, в местах резкого уменьшения уклона. Склонность селевого потока двигаться последовательными валами связана не только с заторами, но также с неодновременным поступлением воды и рыхлого материала из различных очагов, с обрушением породы со склонов и, наконец, с заклиниванием крупных валунов и скальных обломков в сужениях. Именно при прорывах заторов происходят самые значительные деформации русла. Порой основное русло становится неузнаваемым или оказывается полностью занесенным, и вырабатывается новое русло.  

3. 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 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.

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.

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 и масштабом проявления. По мощности обвального процесса обвалы подразделяются на крупные и мелкие. По масштабу проявления обвалы подразделяются на огромные, средние, малые и мелкие.

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». Подобные явления характерны для многих районов, где распространены соответствующие породы. В этих районах при сооружении капитальных построек (зданий и железных дорог) на месте каждой постройки необходимо производить исследование грунта, во избежание разрушения построенных зданий. Игнорирование подобных явлений вызывает впоследствии необходимость постоянного ремонта пути, влекущего большие расходы. В этих районах труднее разрешать вопросы водоснабжения, поиска и подсчетов запасов воды, а также производство гидротехнических сооружений. Направление подземных водных потоков крайне прихотливо; сооружение плотин и выемки канав в таких местах могут послужить причиной возникновения процессов выщелачивания пород, до того защищенных снятыми искусственно породами. 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.  

4. Способы борьбы с оползнями, селевыми потоками и обвалами  

Активные мероприятия по предупреждению оползней, селей, обвалов предусматривают строительство инженерных и гидротехнических сооружений. Для предотвращения оползневых процессов сооружаются подпорные стенки, контрбанкеты, свайные ряды и другие сооружения. Наиболее эффективными противооползневыми сооружениями являются контрбанкеты. Они устраиваются у подошвы потенциального оползня и, создавая упор, препятствуют смещению грунта.

К активным мероприятиям относятся и достаточно простые, не требующие для своего осуществления значительных ресурсов и расхода строительных материалов, а именно:
-для снижения напряженного состояния откосов часто проводится срезка земельных масс в верхней части и укладка их у подножия;
-подземные воды выше возможного оползня отводят устройством дренажной системы;
-защита берегов рек и морей достигается завозом песка и гальки, а склонов — посевом трав, насаждением деревьев и кустарников.

Гидротехнические сооружения применяются и для защиты от селей. Эти сооружения по характеру воздействия на селевые потоки подразделяются на селерегулирующие, селеделительные, селезадерживающие и селетрансформирующие. К селерегулирующим гидротехническим сооружениям относят селепропускные (лотки, селедуки, селеотводы), селенаправляющие (дамбы, подпорные стенки, опояски), селесбрасывающие (запруды, пороги, перепады) и селеотбойные (полузапруды, шпоры, бумы) устройства, сооружаемые перед дамбами, опоясками и подпорными стенками.

Селеделительными являются тросовые селерезы, селеоградители и селевые запруды. Они устраиваются для задержания крупных обломков материала и пропуска мелких частей селевого потока. К селезадерживающим гидротехническим сооружениям относят плотины и котлованы. Плотины могут быть глухого типа и с отверстиями. Сооружения глухого типа используются для задержания всех видов горных стоков, а с отверстиями — для задержания твердой массы селевых потоков и пропуска воды. Селетрансформирующие гидротехнические сооружения (водохранилища) используются для перевода селевого потока в паводок путем его пополнения водой из водохранилищ. Сель эффективнее не задерживать, а направлять мимо населенных пунктов, сооружений с помощью селеотводных каналов, селеотводных мостов и селеспусков. В обвалоопасных местах могут осуществляться мероприятия по переносу отдельных участков дорог, линий электропередачи и объектов в безопасное место, а также активные меры по устройству инженерных сооружений — направляющих стенок, предназначенных для изменения направления движения обваленных пород. Наряду с мерами предупредительного и защитного характера важную роль в профилактике возникновения этих стихийных бедствий и в снижении ущерба от них играет наблюдение за оползне-, селе- и обвалсопасными направлениями, предвестниками этих явлений и прогнозирование возникновения оползней, селей и обвалов. Системы наблюдения и прогнозирования организуются на основе учреждений гидрометеослужбы и базируются на тщательных инженерно-геологических и инженерно-гидрологических исследованиях. Наблюдения осуществляются специализированными оползневыми и селевыми станциями, селевыми партиями и постами. Объектами наблюдений являются перемещения грунтов и оползневые подвижки, изменения уровней воды в колодцах, дренажных сооружениях, буровых скважинах, реках и водоемах, режимы подземных вод. Полученные данные, характеризующие предпосылки оползневых перемещений, селевых потоков и обвальных явлений, обрабатываются и представляются в виде долгосрочных (на года), краткосрочных (месяцы, недели) и экстренных (часы, минуты) прогнозов.  

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

Население, проживающее в опасных зонах, должно знать очаги, возможные направления и характеристики этих опасных явлений. На основе прогнозов до жителей заблаговременно доводится информация об опасности оползневых, селевых, обвальных очагов и о возможных зонах их действия, а также о порядке подачи сигналов об опасности. Это снижает воздействие стрессов и паники, которые могут возникнуть при передаче экстренной информации о непосредственной угрозе.

Население опасных горных районов обязано заботиться об укреплении домов и территории, на которой они возведены, участвовать в работах по возведению защитных гидротехнических и других 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 по назначению своевременно. Оповещение населения по поводу стихийных бедствий проводится установленным порядком посредством сирен, по радио, телевидению, а также по местным системам оповещения, непосредственно связывающим подразделения гидрометеослужбы, службы МЧС с населенными пунктами, размещенными в опасных зонах. При угрозе оползня, селя или обвала организуется заблаговременная эвакуация населения, сельскохозяйственных животных и имущества в безопасные места. Покидаемые жителями дома или квартиры приводятся в состояние, способствующее снижению последствий стихийного бедствия "и возможного воздействия вторичных факторов, облегчающее впоследствии их раскопки и восстановление. Поэтому переносимое имущество со двора или балкона надо убрать в дом, наиболее ценное, что нельзя взять с собой, укрыть от воздействия влаги и грязи. Двери, окна, вентиляционные и другие отверстия плотно закрыть. Электричество, газ, водопровод отключить. Легковоспламеняющиеся и ядовитые вещества удалить из дома и разместить в отдаленных ямах или отдельно стоящих погребах. Во всем остальном следует действовать 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, не заботясь об имуществе, производит экстренный выход в безопасное место самостоятельно. При этом об опасности должны предупреждаться близкие, соседи, все встречающиеся по пути 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 путями для экстренного выхода из опасной зоны являются склоны гор и возвышенностей, не предрасположенные к оползневому процессу.

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 и ослабевшим. Для передвижения по возможности используются личный транспорт, подвижная сельскохозяйственная техника, верховые и вьючные животные.

В случае, когда люди и сооружения оказываются на поверхности движущегося оползневого участка, следует передвигаться по возможности вверх, остерегаться скатывающихся глыб, камней, обломков, конструкций, земляного вала, осыпей. При высокой скорости оползня возможен сильный толчок при его остановке, а это представляет большую опасность для находящихся на оползне людей. После окончания оползня, селя или обвала людям, перед этим спешно покинувшим зону бедствия и переждавшим опасность в ближайшем безопасном месте, убедившись в отсутствии повторной угрозы, следует вернуться в эту зону для розыска и оказания помощи пострадавшим.

ПРИРОДА ВОЗНИКНОВЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ
ОБВАЛОВ, ОПОЛЗНЕЙ, СЕЛЕЙ, СНЕЖНЫХ ЛАВИН



К наиболее характерным стихийным бедствиям для некоторых географических районов Российской Федерации относятся обвалы, оползни, сели и снежные лавины. Они могут разрушать здания и сооружения, вызывать гибель людей, уничтожать материальные средства, нарушать процессы производства.

ОБВАЛЫ.

Обвалом называется быстрое отделение массы горных пород на крутом склоне с углом больше угла естественного откоса, происходящее вследствие потери устойчивости поверх­ности склона под влиянием различных факторов (выветривания, эрозии и абразии в основании склона и др.).

Обвалы относятся к гравитационному движению горных пород без участия воды, хотя вода способствует их возникновению, так как чаще обвалы появляются в периоды дождей, таяния снега, весенних оттепелей. Обвалы могут быть вызваны взрывными работами, заполнением горных речных долин водой при создании водохранилищ и другой деятельностью человека.

Обвалы часто происходят на склонах, нарушенных тектоническими процессами и выветриванием. Как правило, обвалы возникают тогда, когда на склоне массива слоистой структуры пласты падают в том же направлении, что и поверхность склона, или когда высокие склоны горных ущелий и каньонов разбиты верти­кальными и горизонтальными трещинами на отдельные блоки.

Одной из разновидностей обвалов являются вывалы - обрушение отдельных глыб и камней из скальных грунтов, слагающих отвесные склоны и откосы выемок.

Тектоническая раздробленность горных пород способствует образованию отдельных блоков, которые отделяются от корневого массива под действием выветривания и скатываются вниз по склону, разбиваясь на глыбы меньших размеров. Размер отрывающихся блоков связан с прочностью пород. Блоки наибольшего размера (до 15 м в поперечнике) образуются в базальтах. В гранитах, гнейсах, крепких песчаниках образуются глыбы меньшего размера, максимум до 3-5 м, в алевролитах - до 1-1,5 м. В слан­цевых породах обвалы наблюдаются значительно реже и размер глыб в них не превышает 0,5-1 м.

Основной характеристикой обвала является объем обвалившихся горных пород; исходя из объема обвалы условно разделяются на очень малые (объем менее 5 м3), малые (5-50 м3), средние (50-1000 м3) и крупные (более 1000 м3).

В целом по стране очень малые обвалы составляют 65-70%, малые - 15-20%, средние - 10-15%, крупные - менее 5% общего числа обвалов. В природных условиях наблюдаются и гигантские катастрофические обвалы, в результате которых обрушиваются миллионы и миллиарды кубических метров пород; вероятность появления подобных обвалов составляет примерно 0,05%.

ОПОЛЗНИ.

Оползнем называется скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести.

Природными факторами, непосредственно влияющими на образование оползней, являются землетрясения, переувлажнение склонов гор интенсивными атмосферными осадками или грунтовыми водами, речная эрозия, абразия и др.

Антропогенными факторами (связанными с деятельностью человека) являются подрезка склонов при прокладке дорог, вырубка лесов и кустарников на склонах, производство взрывных и горных работ вблизи оползневых участков, неконтролируемые распашка и полив земельных участков на склонах и т. п.

По мощности оползневого процесса, т. е. вовлечению в движение масс горных пород, оползни делятся на малые - до 10 тыс. м3, средние - 10-100 тыс. м3, крупные - 100-1000 тыс. м3, очень крупные - свыше 1000 тыс. м3.

Оползни могут сходить со всех склонов, начиная с крутизны 19°, а на трещиноватых глинистых грунтах - при крутизне склона 5-7°.

СЕЛИ.

Селевым потоком (селем) называется временный грязекаменный поток, насыщенный твердым материалом размерами от глинистых частиц до крупных камней (объемная масса, как правило, от 1,2 до 1,8 т/м3), который изливается с гор на равнины.

Сели возникают в сухих долинах, балках, оврагах или по долинам горных рек, имеющих в верховьях значительные уклоны; они характеризуются резким подъемом уровня, волновым движением потока, кратковременностью действия (в среднем от одного до трех часов) и, соответственно, значительным разрушительным эффектом.

Непосредственными причинами зарождения селей служат ливни, интенсивное таяние снега и льда, прорыв водоемов, моренных и завальных озер; реже - землетрясения и извержения вулканов.

Механизмы зарождения селей могут быть сведены к трем главным типам: эрозионному, прорывному, обвальному.

При эрозионном механизме вначале идет насыщение водного потока обломочным материалом за счет смыва и размыва поверхности селевого бассейна и затем - формирование селевой волны в русле; насыщенность селевого потока здесь ближе к минимальной, а движение потока контролируется руслом.

При прорывном механизме зарождения селя водяная волна превращается в селевую за счет интенсивного размыва и вовле­чения в движение обломочных масс; насыщенность такого потока высока, но изменчива, турбулентность максимальна, и, как следствие, переработка русла наиболее значительна.

При обвально-оползневом зарождении селя, когда происходит срыв массива водонасыщенных горных пород (включая снег и лед), насыщенность потока и селевая волна формируются одновременно; насыщенность потока в этом случае близка к максимальной.

Образование и развитие селей проходят, как правило, три стадии формирования:
1 - постепенное накопление на склонах и в руслах горных бассейнов материала, служащего источником селевых потоков;
2 - быстрое перемещение смытого или потерявшего равновесие материала с возвышенных участков горных водосборов в пониженные по горным руслам;
3 - сбор (накопление) селевых выносов в пониженных участках горных долин в виде русловых конусов или других форм отложений.

Каждый селевой водосбор состоит из зоны селеобразования, где происходит питание водой и твердыми материалами, зоны транзита (перемещения) и зоны селевых отложений.

Селевые потоки возникают при одновременном проявлении трех природных условий (явлений): наличия на склонах бассейна достаточного (критического) количества продуктов разрушения горных пород; накопления значительного объема воды для смыва (сноса) со склонов рыхлого твердого материала и последующего его перемещения по руслу; крутого уклона склонов и водотока.

Главная причина разрушения горных пород заключается в резких суточных колебаниях температуры воздуха, что приводит к возникновению многочисленных трещин в породе и ее дроблению. Процессу дробления породы способствуют также периодическое замерзание и оттаивание воды, заполняющей 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 микроорганизмов. В районах оледенения основным источником образования твердого материала является конечная морена - продукт деятельности ледника при его многократных наступлении и отступлении. Землетрясения, извержения вулканов, горные обвалы и оползни также нередко служат источниками накопления селевого материала.

Часто причиной образования селей служат дождевые осадки, в результате которых образуется количество воды, достаточное для приведения в движение находящихся на склонах и в руслах продуктов разрушения горных пород. Основным условием возникновения таких селей является норма осадков, способная вызвать смыв продуктов разрушения горных пород и вовлечение их в движение. Нормы таких осадков для наиболее характерных (по селям) районов России приведены в табл. 1.

Таблица 1



Условия формирования селей дождевого происхождения

 

Район

Суточные максимумы ливневых осадков, мм

Известные минимальные суммы селеформирующих осадков, мм/су т.

Северный Кавказ

50 - 70

30 - 40

Центральный Кавказ

50 - 60

25

Урал

30 - 40

20

Памиро-Алтай

30 - 60

13

Предбайкалье
и Забайкалье

40 - 70

40

Хамар-Дабан

70 - 150

60

Горы Северо-Востока

30 - 60

-

Приморье

74 - 130

-

Приамурье

60 - 80

30

Камчатка

40 - 90

-

Сахалин

40 - 100

60

Известны случаи образования селей вследствие резкого воз­растания притока подземных вод (например, сель на Северном Кавказе в бассейне реки Безенги в 1936 г.).

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 моренных озер - 5%, прорывы завальных озер - 4%. В Заилийском Алатау все наблюдавшиеся крупные сели были вызваны прорывом моренных и завальныхозер.

При возникновении селей большое значение имеет крутизна склонов (энергия рельефа); минимальный уклон селевого водотока - 10-15°, максимальный - до 800-1000°.

В последние годы к естественным причинам формирования селей добавились антропогенные факторы, т. е. те виды человеческой деятельности в горах, которые вызывают (провоцируют) формирование селей или их активизацию; к таким факторам, в частности, относятся бессистемная вырубка лесов на горных склонах, деградация наземного и почвенного покрова нерегулируемым выпасом скота, неправильное размещение отвалов отработанной породы горнодобывающими предприятиями, взрывы горных пород при прокладке железных и автомобильных дорог и строительстве различных сооружений, пренебрежение правилами рекультивации земель после вскрышных работ в карьерах, переполнение водоемов и нерегулируемый сброс воды из ирригационных сооружений на горных склонах, изменение почвенно-растительного покрова от повышенной загазованности воздуха отходами промышленных предприятий.

По объему единовременных выносов селевые потоки делят на 6 групп; их классификация приведена в табл. 2.

Таблица 2



Классификация селей по объему единовременных выбросов

 

Название селя

Объем селя, млн м3

Очень мелкий

До 0,001

Мелкий

0,001 - 0,01

Средний

0,01 - 0,1

Крупный

0,1 - 10

Очень крупный

10 - 100

Гигантский

Более 100



На основании имеющихся данных по интенсивности развития селевых процессов и частоте схода селей выделяются 3 группы селевых бассейнов: высокой селевой активности (повторяемость

Селей один раз в 3-5 лет и чаще); средней селевой активности (один раз в 6-15 лет и чаще); низкой селевой активности (один раз в 16 лет и реже).

По селеактивности бассейны характеризуются следующим образом: с частыми селепроявлениями, когда сели образуются один раз в 10 лет; со средними - один раз в 10-50 лет; с редкими - реже одного раза в 50 лет.

Применяется специальная классификация селевых бассейнов по высоте истоков селевых потоков, которая приведена в табл. 3.

Таблица 3

Классификация селевых бассейнов по высоте истоков селевых потоков

 

Вид селевого бассейна

Высота истока, м

Объем выноса с 1 км2 поверхности за один сель, тыс. м3

Высокогорные

2500 - 3000

15 - 25

Среднегорные

1000 - 2500

5 - 15

Низкогорные

Ниже 1000

Менее 5



По составу переносимого твердого материала селевые потоки различают:

- грязевые потоки - смесь воды с мелкоземом при небольшой концентрации камней (объемный вес потока 1,5-2,0 т/м3);

грязекаменные потоки - смесь воды, мелкозема, гальки гравия, небольших камней; попадаются крупные камни, но их немного, они то выпадают из потока, то вновь двигаются вместе с ним (объемный вес потока 2,1-2,5 т/м3 );

водокаменные потоки - вода с преимущественно крупными камнями, в том числе с валунами и со скальными обломками (объемный вес потока 1,1-1,5 т/м3 ).

Территория России отличается разнообразием условий и форм проявления селевой активности. Все селеопасные горные районы разделяются на две зоны - теплую и холодную; внутри зон выделены регионы, которые разделяются на области.

Теплую зону образуют умеренный и субтропический климати­ческие пояса, в пределах которых селепроявление развито в форме водокаменных и грязекаменных потоков. Основная причина образования селей - ливни. Регионы теплой зоны: Кавказский, Уральский, Южносибирский, Амуро-Сахалинский, Курило-Камчатский; области теплой зоны Северокавказская, Северного Урала,

Среднего и Южного Урала, Алтай-Саянская, Енисейская, Байкальская, Алданская, Приамурская, Сихотэ-Алиньская, Сахалинская, Камчатская, Курильская.

Холодная зона охватывает селеопасные районы Субарктики и Арктики. Здесь в условиях дефицита тепла и вечной мерзлоты преимущественно распространены водоснежные селевые потоки. Регионы холодной зоны: Западный, Верхоянско-Черский, Ко-лымско-Чукотский, Арктический; области холодной зоны - Кольская, Полярного и Приполярного Урала, Путорана, Верхоянско-Черская, Приохотская, Колымско-Чукотская, Корякская, Таймыр­ская, Арктических островов.

На Северном Кавказе особенно активно селевые потоки фор­мируются в Кабардино-Балкарии, Северной Осетии и Дагестане. Это, прежде всего, бассейн р. Терек (реки Баксан, Чегем, Черек, Урух, Ардон, Цей, Садон, Малка), бассейн р. Сулак (реки Аварское Койсу, Андийское Койсу) и бассейн Каспийского моря (реки Курах, Самур, Шиназчай, Ахтычай).

Вследствие негативной роли антропогенного фактора (уничтожение растительности, выработка карьеров и т. п.) начали развиваться селевые явления на Черноморском побережье Кавказа (район г. Новороссийска, участок Джубга-Туапсе-Сочи).

Наиболее селеопасными территориями Сибири И Дальнего Востока являются районы Саяно-Байкальской горной области, в частности, Южное Прибайкалье вблизи северных склонов Хамар-Дабанского хребта, южные склоны Тункинских гольцов (бассейн р. Иркут), бассейн р. Селенги, а также отдельные участки Северо-Муйского, Кодарского и других хребтов в зоне трассы Байкало-Амурской магистрали (север Читинской области и Бурятии).

Высокая селевая активность отмечается в отдельных районах Камчатки (например, Ключевская группа вулканов), а также в некоторых горных бассейнах Верхоянского хребта. Селевые явления характерны для горных районов Приморья, острова Сахалин и Курильских островов, Урала (особенно Северного и Приполярного), Кольского полуострова, а также Крайнего Севера и северо-востока России.

На Кавказе селевые потоки образуются преимущественно в июне-августе. В зоне Байкало-Амурской магистрали в низкогорье они формируются ранней весной, в среднегорье - в начале лета, а в высокогорье - в конце лета.

СНЕЖНЫЕ ЛАВИНЫ.

Снежной лавиной или снежным обвалом называются массы снега, пришедшие в движение под воздействием силы тяжести и низвергающиеся по горному склону (иногда пересекающие дно долины и выходящие на противоположный склон).

Снег, накапливающийся на склонах гор, под воздействием силы тяжести стремится сдвинуться вниз по склону, но этому противостоят силы сопротивления в основании снежного пласта и на его границах. Вследствие перегрузки склонов снегом, ослабления структурных связей внутри снежной толщи или совместного действия этих факторов снежная масса соскальзывает или осыпается со склона. Начав свое движение от случайного и незначительного толчка, она быстро набирает скорость, захватывая по пути снег, камни, деревья и другие предметы, и низвергается до более пологих участков или дна долины, где тормозится и останавливается.

Возникновение лавины зависит от сложного комплекса лавино-образующих факторов: климатических, гидрометеорологических, геоморфологических, геоботанических, физико-механических и других.

Лавины могут возникать везде, где есть снежный покров и достаточно крутые горные склоны. Огромной разрушительной силы они достигают в высокогорных районах, где их возникновению способствуют климатические условия.

Климат данного района определяет его лавинный режим: в зависимости от климатических условий в одних горных районах могут преобладать зимние сухие лавины при снегопадах и метелях, в других - весенние мокрые лавины при оттепелях и дождях.

Метеорологические факторы наиболее активно воздействуют на процесс лавинообразования, причем лавинную опасность определяют условия погоды не только в данный момент, но и за все время с начала зимы.

Основными факторами лавинообразования являются:
- количество, вид и интенсивность выпадения осадков;
- высота снежного покрова;
- температура, влажность воздуха и характер их изменения;
- распределение температуры внутри снежной толщи;
- скорость, направление ветра, характер их изменений и метелевый перенос снега;
- солнечная радиация и облачность.

Гидрологические факторы, влияющие на лавинную опасность, - это снеготаяние и инфильтрация (просачивание) талых вод, характер поступления и стока под снегом талых и дождевых вод, наличие выше снегосбора водных бассейнов и родниковое заболачивание на склонах. Вода создает опасный горизонт смазки, обусловливающий сход мокрых лавин.

Особую опасность представляют высокогорные ледниковые озера, так как внезапное вытеснение большого количества воды из такого озера при обвале в него ледяных, снежных или грунтовых масс или прорыв запруды вызывает образование снежноледяных селей, близких по своему характеру к мокрым лавинам.

Из геоморфологических факторов решающее значение имеет крутизна склона. Большинство лавин сходит со склонов крутизной 25-55°. Более пологие склоны могут быть лавиноопасными при особо неблагоприятных условиях; известны случаи схода лавин со склонов с углом наклона всего 7-8°. Склоны круче 60° практически не лавиноопасны, так как на них снег в больших количествах не накапливается.

Ориентация склонов относительно стран света и направлений снеговетровых потоков также влияет на степень лавинной опасности. Как правило, на южных склонах в пределах одной долины при прочих равных условиях снег ложится позже и стаивает раньше, высота его значительно меньше. Но если южные склоны горного хребта обращены к влагонесущим воздушным течениям, то на этих склонах будет выпадать наибольшее количество осадков. Строение склонов влияет на размеры лавин и частоту их падения. Лавины, зародившиеся в небольших крутых эрозионных бороздах, незначительны по объему, но падают наиболее часто. Эрозионные борозды с многочисленными ответвлениями способствуют обра­зованию более крупных лавин.

Лавины очень больших размеров возникают в ледниковых цирках или карах, преобразованных водной эрозией: если ригель (скалистый порог) такого кара полностью разрушен, то образуется большая снегосборная воронка со склонами, переходящими в канал стока. При метелевом переносе снега в карах накапливается большое количество осадков, периодически сбрасываемых в виде лавин.

Характер водоразделов влияет на распределение снега по формам рельефа: плоские платообразные водоразделы способствуют переносу снега в снегосборные бассейны, водоразделы с острыми гребнями являются областью образования опасных снежных надувов и карнизов. Выпуклые участки и верхние пере­гибы склонов обычно бывают местами отрыва снежных масс, образующих лавины.

Механическая устойчивость снега на склонах зависит от микрорельефа, связанного с геологическим строением местности и петрографическим составом горных пород. Если поверхность склона гладкая и ровная, то лавины сходят легко. На каменистой неровной поверхности требуется снежный покров большей толщины, чтобы промежутки между выступами были заполнены и могла бы образовываться поверхность скольжения. Крупные глыбы способствуют удержанию снега на склоне. Мелкообломочные осыпи, напротив, облегчают образование лавин, так как способствуют появлению в нижнем слое снега механически непрочной глубинной изморози.

Формирование лавин происходит в пределах лавинного очага. Лавинный очаг - это участок склона и его подножие, в пределах которых происходит движение лавины. Каждый лавинный очаг состоит из зон зарождения (лавиносбор), транзита (лоток), остановки (конус выноса) лавины. Основными параметрами лавинного очага являются превышение (разность максимальной и минимальной высот склона), длина, ширина и площадь лавиносбора, средние углы лавиносбора и зоны транзита.

Возникновение лавин зависит от сочетания следующих лавинообразующих факторов: высоты старого снега, состояния подстилающей поверхности, величины прироста свежевыпавшего снега, плотности снега, интенсивности снегопада и оседания снежного покрова, метелевого перераспределения снежного покрова, температурного режима воздуха и снежного покрова. К наиболее важным из них относятся прирост свежевыпавшего снега, интенсивность снегопада и метелевое перераспределение.

В период отсутствия осадков сход лавины может происходить в результате процессов перекристаллизации снежной толщи (разрыхления и ослабления прочности отдельных слоев) и интенсивного таяния под воздействием тепла и солнечной радиации.

Оптимальные условия для возникновения лавин складывают­ся на склонах крутизной 30-40°. На таких склонах лавины сходят тогда, когда слой свежевыпавшего снега достигает 30 см. Формирование лавин из старого (лежалого) снега происходит при снежном покрове мощностью 70 см.

Считается, что ровный травянистый склон крутизной более 20° лавиноопасен, если высота снега на нем превышает 30 см. Кустарниковая растительность не является препятствием для схода снежных лавин. С увеличением крутизны склонов возрастает вероятность образования лавин. При шероховатой подстилающей поверхности увеличивается минимальная высота снега, при которой возможно образование лавин. Необходимым условием нача­ла движения лавины и набора скорости является наличие откры­того склона длиной 100-500 м.

Интенсивность снегопада - это скорость отложения снега, вы­раженная в см/ч. Толща снега в 0,5 м, отложившегося за 2-3 дня, может не вызывать опасений, но если то же количество снега вы­падет за 10-12 часов, возможен повсеместный сход лавин. В большинстве случаев интенсивность снегопада в 2-3 см/ч близка к критической величине.

Если при безветрии сход лавин вызывает 30-сантиметровый прирост свежевыпавшего снега, то при сильном ветре прирост в 10-15 см уже может являться причиной их схода.

Влияние температуры на лавиноопасность более многосторонне, чем влияние любого другого фактора. Зимой при относительно теплой погоде, когда температура близка к нулю, неустойчивость снежного покрова сильно увеличивается - либо лавины сходят, либо снег оседает.

По мере понижения температуры периоды лавинной опасности становятся более длительными; при очень низких температурах (ниже -18 °С) они могут длиться до нескольких дней или даже недель. Весной повышение температуры внутри снежной толщи является важным фактором, способствующим образованию мокрых лавин.

Среднегодовая плотность свежевыпавшего снега, подсчитанная по данным за несколько лет, обычно колеблется в пределах 0,07-0,10 г/см3 в зависимости от климатических условий. Чем больше отклонение от этих величин, тем больше вероятность схода лавин. Большие плотности (0,25-0,30 г/см3) приводят к возникновению плотных снежных лавин (снежных досок), а необычно малая плотность снега (порядка 0,01 г/см3) - к образованию лавин из рыхлого снега.

По характеру движения в зависимости от строения подстилающей поверхности различают осовы, лотковые и прыгающие лавины.

Осов - отрыв и скольжение снежных масс по всей поверхности склона; он представляет собой снежный оползень, не имеет определенного канала стока и скользит по всей ширине охваченного им участка. Обломочный материал, смещенный осовами вниз к подножию склонов, образует гряды.

Лотковая лавина - это течение и перекатывание снежных масс по строго фиксированному каналу стока, который воронкообразно расширяется к верховью, переходя в снегосборный бассейн или снегосбор (лавиносбор). Снизу к лавинному лотку примыкает конус выноса - зона отложения обломочного материала, выброшенного лавиной.

Прыгающая лавина - это свободное падение снежных масс. Прыгающие лавины возникают из лотковых в тех случаях, когда в канале стока имеются отвесные стены или участки резко возрастающей крутизны. Встретив крутой уступ, лавина отрывается от земли и продолжает падение с большой скоростью струи; при этом часто генерируется воздушная ударная волна.

В зависимости от свойств образующего их снега лавины могут быть сухими, влажными или мокрыми; они двигаются по снегу (ледяной корке), воздуху, грунту или же имеют смешанный характер.

Сухие лавины из свежевыпавшего снега или сухого фирна при своем движении сопровождаются облаком снежной пыли и стремительно скатываются по склону; таким путем может двигаться почти весь лавинный снег. Эти лавины начинают движение из одной точки, и площадь, охваченная ими при падении, имеет харак­терную грушеобразную форму.

Лавины из сухого уплотненного снега (снежных досок) обычно скользят по снегу в виде монолитной плиты, которая затем разбивается на остроугольные обломки. Нередко снежная доска, находящаяся в напряженном состоянии, растрескивается сразу же вследствие просадки. При движении таких лавин фронтальная их часть сильно пылит, так как обломки снежных досок измельчаются в пыль. Линия отрыва снежного пласта в зоне зарождения лавины имеет характерную зигзагообразную форму, и образовавшийся уступ перпендикулярен к поверхности склона.

Мокрые лавины из фирнизированного снега (грунтовые лавины) соскальзывают по грунту, смоченному просочившейся талой или дождевой водой; при их сходе увлекается различный обломочный материал, а лавинный снег имеет большую плотность и смерзается после остановки лавины. При интенсивном поступлении воды в снег иногда образуются катастрофические лавины из снежно-водяной и грязевой массы.

Лавины различаются также по времени падения относительно причины, вызвавшей лавинообразование. Бывают лавины, возникающие немедленно (или в течение первых дней) от интенсивного снегопада, метели, дождя, оттепели или иного резкого изменения погоды, и лавины, зарождающиеся в результате скрыто протекающей эволюции снежной толщи.

 Домашнее задание.

Письменно ответить на вопросы.


Где происходит формирование лавин?

Назовите причины схода снежных лавин.

Что такое оползень? Обвал?

В какой местности в зависимости от рельефа чаще всего могут быть оползни? Почему?

Могут ли быть оползни в нашей местности?

По каким признакам классифицируют оползни?


Практикум

Вы попали в горную местность, где возможен сход снежных лавин. Ваши действия по сохранению личной безопасности в подобной ситуации?