- Селевые явления
Сель или селевый поток - бурный грязевый или грязекаменный поток, состоящий из смеси воды и обломков горных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек. Характеризуется резким подъемом уровня воды, волновым движением, кратковременностью действия (в среднем от одного до трех часов), значительным эрозионно-аккумулятивным разрушительным эффектом. Селевые потоки создают угрозу населенным пунктам, железным и автомобильным дорогам и другим сооружениям, находящимся на их пути. Непосредственными причинами зарождения селей служат ливни, интенсивное таяние снега, прорыв водоемов, реже землетрясения, извержения вулканов.
Сели по механизму зарождения подразделяются на три типа: эрозионный, прорывной и обвально-оползневый. При эрозионном вначале идет насыщение водною потока обломочным материалом за счет смыва и размыва прилегающего грунта, а затем уже формируется селевая волна. Прорывной характеризуется интенсивным процессом накопления воды, одновременно размываются горные породы, наступает предел и происходит прорыв водоема (озера, внутриледниковой емкости, водохранилища). Селевая масса устремляется вниз по склону или руслу реки. При обвально-оползневом происходит срыв массы водонасыщенных горных пород. Насыщенность потока в этом случае близка к максимальной. Каждому горному району свойственны свои причины возникновения селей. В последние годы к естественным причинам формирования селей добавились техногенные факторы, нарушение почвенно-растительного покрова.
При движении сель представляет собой сплошной поток грязи, камней и воды. Крутой передний фронт селевой волны высотой от 5 до 15 м образует «голову» селя. Максимальная высота вала водогрязевого потока иногда достигает 25 м. Мощными считаются сели, с выносом более 100 тыс. м3 материалов. Бывают один раз в 5-10 лет. Средней мощности, с выносом от 10 до 100 тыс. м3 материалов. Бывают один раз в 2-3 года. Маломощные, с выносом менее 10 тыс. м3 материалов. Бывают ежегодно, иногда несколько раз в году.
В Казахстане придается достаточно большое значение задаче снижения селевой опасности. Это хорошо раскрыто в монографии профессора А.Р. Медеу, где рассмотрены научные и прикладные аспекты управления селевыми процессами на основе комплексного изучения системы селеформирующей среды и селетехнических cооружений для обеспечения безопасности населения и социально-экономических объектов.
В республике насчитывается свыше 900 активных селевых бассейнов, где с 1841 г. было зарегистрировано 800 селепроявлений, в том числе более 10 катастрофических. Ряд селевых потоков сопровождается жертвами и огромным материальным ущербом. В этом отношении особенно памятны селевые потоки в долине р. Киши Алматы в 1921 и 1973 гг.
Природные факторы образования селей
Селеопасные озера.
Для Казахстана характерны все основные факторы образования селей, отмеченные выше. Далее отметим некоторые из них, взывающие большие опасения, являющиеся опасными. В последние годы имела место активная дискуссия инициированная профессором Степановым Б.С. по поводу мореного озера № 6. Судя по графику на рис.1.причин для беспокойства было достаточно.
Рис. 1. Динамика изменения объема воды в озере №6 за период с 1958 по 2010 гг.[ M]
В вышеуказанной монографии и других источниках подробно и на высоком научно уровне обсуждались причины сложившейся ситуации. К сожалению, на графике пропущены значения за 1995 и 2000-2003 гг. Не претендуя на новизну отметим, что такое драматическое развитие селеопасных процессов может быть связано с потеплением атмосферного воздуха и/или потеплением климата в целом.
Картирование селевой опасности в Казахстане
Как отмечалось выше, в Казахстане достаточно хорошо изучена селевая опасность в комплексном научном подходе. Для нас важно получить распределение селевой опасности в плане или в пространстве, как формулируют ее сами авторы. На рис.2. показано самое общее распределение селевой опасности в общегеографическом варианте.
Рис.2. Селеопасные районы Казахстана [1].
Как видно из карты селеопасных районов Казахстана, этой опасности подвержены наиболее заселенные и промышленно развитые территории. Одновременно они наиболее подвержены повышенным осадкам. Также известно, что юго-восточные и восточные окраины Казахстана являются высокогорными. Таким образом, налицо все природные предпосылки для основных экзогенных явлений – оползней и селей, способных внезапно превратится в ЧС.
По генетическим признакам селевые явления на рассматриваемой территории в обобщенном плане распределяются в следующих соотношениях:
- 70% это сели ливневого и дождевого генезиса, иногда в сочетании с интенсивным снеготаянием.
- 20 % - гляциальные сели в различных модификациях.
- 10 % - сели завально-прорывного характера, связанные с временными подпрудами, в том числе сейсмогенного происхождения [М ].
Здесь же отмечается, что «в литературе и ведомственных обзорах по горным районам Казахстана приводится свыше 200 характеристик и различного рода описаний селей. Причем большинство из них по Иле Алатау, где зарождаются наиболее мощные по энергетическим параметрам селевые потоки. Всего в пределах упомянутой территории органами Казгидромета и ГУ «Казселезащита» учтено 788 селепроявлений по 300 селевым бассейнам. Из них более 400 в Иле, 114 в Жетысу, 142 в Таласском Алатау, 21 в Каратау, 7 в Киргизском хребте, 15 в Кунгей Алатау, 9 в Кетпене, 8 в Сауыр-Тарбагатае, 9 в Казахстанском Алтае, 3 в Шу-Илейских горах. На наш взгляд, приведенные цифры далеко не отражают реальных масштабов селевой деятельности, если принять во внимание неравномерность и подчас весьма слабую изученность селевых бассейнов, а в ряде случаев отсутствие по ним достаточно квалифицированных наблюдений. В монографии Т.А. Баймолдаева и В.Н. Виноходова [3] отмечается, что за последние 80-90 лет были зафиксированы 800 случаев селевых потоков различного генезиса. Эти данные являются более реальными, если учесть, что в последние годы был зафиксирован ряд селевых потоков в Иле Алатау и других горных районах Юго-Восточного Казахстана».
Далее приведем карты типизации селеопасности, выполненную Институтом географии, выполненные на очень высоком научно уровне и позволяющими достаточно точно оценить весь потенциал селеопасности мегаполиса Алматы и Алматинской области в целом, что может быть полезно населению и различным организациям.
Рис. 3. Карта типизации селеопасности Иле Алатау (Составили А.Р. Медеу, Н.Ф. Колотилин), условные обозначения даны ниже.
Рис.3а. Условные обозначения к карте типизации селеопасности на рис.3.
Фрагмент детальной карты селеопасности Алматы и области м-ба 1: 100 000 по руслам рек и высокогорью, показан на рис.4.
Рис.4. Карта селеопасности Иле Алатау.Фрагмент – бассейны Киши и Улькен Алматы. (Составили А.Р. Медеу, Т.Л. Киренская)
2. Оползневые явления
Оползень — скользящее смешение земляных масс под действием собственного веса — происходит чаще всего на горных склонах, по берегам рек и водоемов. Объем пород, смещаемых при оползнях, находится в пределах от нескольких сот до многих миллионов и даже миллиардов кубометров. Оползни вызываются различными причинами: землетрясениями, неразумной хозяйственной деятельностью человека, подмывом пород водой, ослаблением их прочности вследствие выветривания или переувлажнения осадками и подземными водами, и другими причинами.
Особенности проявления оползневых явлений Казахстана.
Оползневые деформации выражены в основном такими типами, как оползни-обрушения, оползни-скольжения, оползни-потоки, сплывы и оплывины.
Большинство значительных по размеру оползней и оплывин связано, как это отмечалось еще И.В.Мушкетовым в 1890 г. с высокой сейсмической активностью района (7-9 баллов по шкале MSK). По данным Н.Ф.Колотилина объем пород, передвинутых на северном склоне Заилийского Алатау в радиусе до 30 км от г.Алматы, при землетрясении 1887 г. составил 440 млн.м³. Вдоль крупных обновленных разломов можно отметить некоторое сгущение оползней, свидетельствующее о приуроченности их к зонам тектонических нарушений рыхлых отложений с коренными попродами. Где усиливается эффект сейсмических ударов.
Кроме того, предпосылки к возникновению оползневых деформаций под воздействием сейсмических сил создают крупные склоны хребтов, характер их увлажнения и обилие рыхлых отложений.
Прямым следствием Верненского (1887) и Кеминского (1911) землетрясений явилось возникновение крупных склоновых деформаций типа оползней-обрушений и оползней-скольжений (блоковых и смешанного типа) в глинистых и лёссовидных породах неоген-четвертичного возраста в зоне «прилавков» в бассейнах р.Тургень, Аксай, Кыргаулды, Б. и М. Алматинок.
Оползни обрушения по механизму развития, форме проявления соответствуют как оползням, так и обвалам. Процесс развивается два этапа: скольжение и обрушение. Крупные деформации объемом десятки и сотни тысяч кубометров возможны лишь при сильных землетрясениях. Возникают на склонах выпукло-вогнутой формы со средней крутизной 30-45º и высотой 300-400 м, линия бровки отчленения тяготеет к узким водораздельным гребням или привершинным участкам склона крутизной 45º и более. Ниша отрыва прямоугольной формы, вытянута по фронту, скорость смещения измеряется в км/час.
Важнейшая особенность оползневого процесса – это его повторяемость во времени. Е.П. Емельянова выделяет два вида повторяемости оползневого процесса:
- проявление процесса на одном и том же участке (цикличность 1-го вида);
- закономерная массовая активизация оползней в пределах изучаемой территории (цикличность 2-го вида).
Цикличность первого вида, очевидно, связана с вышеуказанными «классическими» причинами возникновения, а цикличность второго вида, по-видимому, вызывается глобальными геодинамическими явлениями.
Значительная часть исследованных современных оползней образуется в зоне древних и старых оползневых цирков. Другой особенностью развития оползневого процесса является его унаследованность. Все эти обстоятельства позволяют говорить об обоснованности научных оценок селе-оползневой опасности.
Итоговая карта по северному склону Иле Алатау приведена на рис.5.
Рис.5. Карта оползневой опасности северного склона Заилийского Алатау
Оползневая опасность в Казахстане изучена недостаточно. Последним мощным и неожиданным был оползень-поток 14 марта 2004 г., унесший 29 человеческих жизней, рис.6.
Рис.6. Оползень-поток 14 марта 2004 г. (29 погибших).
Последовавшее за этим распоряжение Президента Республики Казахстан от 19 марта 2004 года № 451 «О мерах по предотвращению чрезвычайных происшествий на территории республики» стимулировало серьезное изучение оползневой опасности северных склонов Заилийского Алатау. Автор непосредственно участвовал в исследовании оползневой опасности в качестве заказчика.
