Прогнозирование и оценка обстановки при селях

Сель - это стремительный поток большой разрушительной силы, состоящий из смеси воды и рыхлообломочных пород, внезапно возникающий в бассейнах небольших горных рек в результате интенсивных дождей или бурного таяния снега, а также прорыва завалов и морен.

Сели - это один из генетических типов экзогенных геологических процессов, занимающий промежуточное положение между обычными паводками с небольшим содержанием взвешенных и влекомых наносов, с одной стороны, и оползнями-потоками - с другой.

Сели представляют собой внезапные горные потоки, обильно насыщенные твердым материалом, возникающие во время ливневых дождей, при интенсивном таянии снега, а также при прорыве запруд и плотин в долинах рек, где имеются большие запасы рыхлообломочного материала. Для формирования селевых потоков необходимо наличие:

· а) рыхлых или слабосвязных горных пород в руслах водотоков;

· б) воды в количестве и со скоростью движения, достаточных для вовлечения этих пород в движение с образованием повышенной концентрации наносов.

Твердая составляющая по своему гранулометрическому составу может быть очень неоднородна - от мельчайших глинистых частиц до крупных глыб объемом до 2 м³ и более.

Речные бассейны, в которых наблюдается прохождение селевых потоков, называются селевыми. В селевом бассейне различают три основные зоны: а) формирования селей; б) транзита селей; в) затухания селей (конусы выноса).

Зона формирования селей - часть бассейна, где находятся очаги их зарождения. Она, как правило, занимает верхнюю часть бассейна. В ней происходит зарождение и формирование селевого потока. В очаге зарождения поток приобретает все особенности, присущие селю. В зоне формирования продолжаются дальнейшие изменения насыщенности селевого потока твердой составляющей, его гранулометрического состава, характера движения.

Транзитная зона - часть бассейна (русла), где происходит движение уже сформировавшегося селевого потока без существенных изменений в его составе и режиме. Однако на отдельных участках может происходить некоторая трансформация селевого потока, за счет дополнительного поступления воды и рыхлообломочного материала из притоков или размыва берегов русла. Если селевой поток в транзитной зоне претерпевает существенные изменения в своем составе или режиме движения, то в ней выделяются участки вторичного переформирования. Среди них могут быть выделены участки временного затухания, подпитывания твердым материалом, разубоживания за счет поступления большого количества воды.

Зона затухания или разгрузки обычно представлена в виде конусов выноса, где происходит отложение твердого материала селевого потока. Эта зона может иметь и другие формы в зависимости от рельефа либо отсутствовать совсем, если селевой поток разгружается в крупный водоток.

Наибольший интерес для решения практических задач представляют следующие классификации: генетическая очагов зарождения селей, по гранулометрическому составу твердой составляющей, по состоянию воды в селевом потоке, по характеру движения селевого потока.

Классификация по генетическим особенностям очагов зарождения отражает наиболее общие закономерности формирования селей. По гидрологическим особенностям формирования селей выделены следующие основные группы очагов, связанные: а) со скоплением рыхлообломочного материала в руслах временных и малых водотоков; б) с подпруживанием рек; в) с деятельностью современных ледников; г) с деятельностью вулканов.

Гранулометрический состав твердой составляющей является одним из важнейших показателей селевых потоков, в значительной степени он определяет характер их движения и разрушительную силу. Обычно по гранулометрическому составу различают селевые потоки: грязевые, грязекаменные, каменно-грязевые, водокаменные, водопесчаные, водопылеватые.

Вода в селевом потоке может находиться в связном глинистыми частицами и свободном состоянии. Количество связанной воды в селевом потоке зависит от количества глинистых частиц, минерального состава и состава обменных катионов. Как установлено экспериментальными исследованиями, максимальное количество связной воды в состоянии покоя равно максимальной влажности набухания глинистого порошка. По состоянию воды различают несвязные и связные селевые потоки. Несвязные селевые потоки характеризуются турбулентным режимом движения, связные селевые потоки могут иметь ламинарный или турбулентный режим.

С точки зрения системного подхода, селевой процесс представляет собой многокомпонентную открытую эквиконечную систему, в которой проявление селевого потока следует рассматривать как результат действия всей системы. Эта система включает большое число факторов (компонентов).

Так, геологическое строение предопределяет потенциальную интенсивность проявления селей в данном водотоке, генетические особенности очагов их зарождения, гранулометрический и петрографический состав твердой составляющей.

Горные породы с жесткими связями характеризуются высокими показателями прочностных свойств и большой сопротивляемостью к размыву и непосредственного участия в формировании селевых потоков, когда они находятся в коренном залегании, не принимают. Горные породы без жестких связей в определенных условиях могут быть непосредственно вовлечены в селевой поток.

Влияние рельефа на характер и интенсивность селевого процесса может быть прямым и косвенным. Прямое влияние на формирование селей оказывают уклоны русел рек, крутизна склонов, морфология долин. Косвенное воздействие рельефа проявляется в качестве одного из компонентов географической среды, в значительной мере определяющего характер и пространственное распределение поверхностных и подземных вод, растительного и животного мира.

В системе селевого процесса климатические условия определяют в первую очередь особенности формирования жидкой составляющей селя.

Следует отметить, что большое значение в селевом процессе имеет состояние почвенно-растительного покрова. Наличие леса на горных склонах резко снижает селеопасность территории. Кустарниковый и травяной покров также хорошо защищают горные склоны от эрозии.

Из механизмов зарождения селей выделяют два основных типа: эрозионный и оползневой.

При эрозионном характере зарождения селей высвобождение частицы (нарушение связей с другими частицами), сдвижение с места и перенос ее осуществляется водой или суспензией. При этом твердая фаза движется как во взвешенном, так и во влекомом состоянии. Скорость и характер движения твердой фазы зависят от размера и формы частиц. Мелкие частицы переносятся быстрее, чем крупные, а влекомые обломки перекатываются и скользят по дну.

При оползневом характере зарождения селей первоначальное сдвижение твердой фазы (рыхлообломочного материала) происходит по одной поверхности в виде сплыва или оползня-потока без нарушения или со слабым нарушением структуры. По мере дальнейшего движения смещенного массива и поступления воды происходит нарушение структуры, и оплывина или оползень-поток переходит в состояние селевого потока, приобретая все характерные его черты.

Опасность селей - это угроза подверженности территории воздействию селевых потоков. При характеристике селевой опасности территории России приняты следующие основные показатели (критерии): пораженность территории селями, характеризуемая коэффициентом пораженности, представляющая собой отношение площади селевых бассейнов к общей площади территории в процентах; средний максимальный объем единовременных выносов селей; скорость движения селевых потоков; повторяемость селей (число случаев за 100 лет); разрушения, произведенные селевыми потоками.