Геологічно небезпечні явища екзогенного походження

 

Якщо оцінювати території України з точки зору негативних екзогенних природних процесів, можна виділити ділянки з різним ступенем ризику виникнення природного лиха.

Сель – (в гідрології) - потік з преважаючою концентрацією мінеральних частинок, каменів і уламків гірських порід (до 50-60% об'єму потоку), раптово виникає в басейнах невеликих гірських річок та сухих логів і викликаний, як правило, зливових опадами або бурхливим таненням снігів.

Виникненню їх сприяють антропогенні фактори: вирубування лісів, деградація грунтів на гірських схилах, вибухи гірських порід при прокладанні доріг, робота у кар’єрах, неправильна організація обвалів та підвищень.

Ймовірність зародження селів залежить від складу та будови гірських порід, їх здатності до вивітрювання, рівня антропогенної дії на район та ступінь його екологічної деградації. Вивітрювання це процес механічного руйнування і хімічної зміни гірських порід та мінералів. Інтенсивність та швидкість вивітрювання характеризуються природними умовами (атмосферні опади, вітер, коливання температури повітря та інше).

До селевого басейну відноситься гірська територія з прилеглими схилами на яких знаходяться складові зруйнованих гірських порід, його витоки, всі його русла, водозбір, а також район його дії.

Процес виникнення і розвитку селів проходить в три етапи:

1) перший – накопичення в руслах селевих басейнів рихлого матеріалу за рахунок вивітрювання гірських порід та гірської ерозії;

2) другий – переміщення рихлих гірських матеріалів по гірських руслах з підвищених ділянок у нижчі;

3) третій – накопичення та розподіл селевих наносів у гірських долинах.

Селі рухаються зі швидкістю від 2 до 10 м/с. Об'єми селевого потоку можуть досягати мільйонів кубічних метрів, а розміри уламків ­до 3-4 м в перерізі і масою до І00-200 тонн. Передній фронт селевої хвилі створює "голову", висота якої може досягати 25 метрів.

За складом селі розрізняють:

1) грязьові потоки – суміш води, невеликої кількості землі та дрібного каміння;

2) грязьокам’яні потоки – суміш води, гравію, гальки та невеликого каміння;

3) водокам’яні – суміш води з камінням великого розміру.

За потужністю (об'ємом) вони можуть бути катастрофічні, середньої та малої потужності. Катастрофічні характеризуються виносом матеріалу понад 1 млн. м³ і спостерігаються на земній кулі один раз на 30-50 років. Потужні виносять матеріал об'ємом в100 м³ і виникають рідко. При селях малої потужності виноситься матеріалу близько І0 м³ і виникають такі селі щорічно, іноді по декілька разів на рік.

Найбільш широкого поширення селеві процеси набули у гірських районах Карпат та Криму, на правому березі Дніпра. Наприклад, з періодичністю 11-12 років спостерігаються селі в долинах ярів, що розташовані на Південному березі Криму. Ареал поширення селів складає від 3 до 25% території України. В Криму вони поширюються на 9% території в Закарпатській областї - на 40%, в Чернівецькій - 15%, в Івано-Франківській – 33 %.

Найбільшого розповсюдження селеві процеси набули в Карпатах (виявлено 219 селевих басейнів) та Кримських горах. Переважають дрібні селі, генезис водної складової - зливовий. Основна причина селевої активності – значне господарське освоєння гір, перш за все створення лісів. Під вплив селевих потоків у Карпатах і Криму підпадає понад 30 населених пунктів, шляхи сполучення та мережі комунікацій.

Слід говорити, що сель може виникнути і внаслідок техногенної діяльності людини. 13 березня 1961 р. у районі Бабиного Яру в м. Києві прорвало земляну дамбу, що утримувала понад 3 млн. м³ суміші лесового ґрунту з водою. В результаті, катастрофічний грязьовий сель понісся вниз до Куренівки. Потік зносив будинки, зрізав стовпи електропередач та дерева. Початкова висота грязьового валу досягала 14 м, а швидкість його пересування –5 м/с. Була занесена частина житлових будинків між вул. Фрунзе та вул. Новокостянтинівською на площі понад 30 га.

Об’єм грязьової маси, що була винесена на цю площу, склав понад 600 тис. м³. Загинуло понад 1,5 тис. жителів міста, а відновлювані роботи тривали понад півроку.

Небезпечні карстові процеси. На території України є умови для розвитку карстових процесів (наявність вапнякових чи крейдових тріщинуватих порід, здатних до картування, достатня кількість атмосферних вод, насиченість цих порід підземними водами). Карстові процеси в Україні розвиваються в карбонатних, сульфатних і галогенних породах. Україна – одна з класичних карстових країн світу.

Карст – процес розчинення чи вилуговування гірських порід поверхневими чи підземними водами і формування специфічного (поверхневого та підземного) рельєфу.

Карстуванню легко піддаються такі породи як сіль, гіпс, вапняки, доломіти, крейда, мергель.

Для розвитку карсту необхідні такі умови:

­ наявність порід, що карстуються;

­ достатня кількість опадів (у рідкому стані) чи підземних вод;

­ можливість інфільтрації поверхневих вод в породи, що можуть карстуватися. Якщо розчинні породи покриваються водотривким шаром (наприклад глинами чи лесоподібними суглинками), то поверхневі води не можуть проникнути крізь них у нижчележачі шари;

­ тріщинуватість порід, що можуть карстуватися - порода, що лежить суцільним пластом не буде розмиватися, а стане водотривким ложем для горизонту підземних вод.

В Україні карст поширений у Кримських горах, Карпатах, на Поділлі, Донбасі. Загалом карстові шари покривають 60% території України. В деяких областях України рівень ураження карстовими процесами сягає 60-100% території. При цьому характерними є явища карбонатного, сульфатного, соляного карсту. Особливу небезпеку викликають ділянки розвитку відкритого карсту (вирви, колодязі, провалля), що становить 27% від всієї площі карстоутворення. Найбільш розвинутий відкритий карст на території Волинської області – на площі 594 км², Рівненської – 214 км².

Характеристика зсувів. Зсув (рос. оползень, англ. slip, jump, down-throw, strike-slip fault) – сповзання і відрив мас гірських порід вниз по схилу під дією сили тяжіння.

Зсуви виникають на схилах долин або річкових берегів, в горах, на берегах морів. Найчастіше зсуви виникають на схилах, складених водотривкими і водоносними породами.

Зсуви виникають під час горотворення, внаслідок зволоження ґрунту, а також внаслідок діяльності людини (техногенні – при гірничих та будівельних роботах тощо). Очікувані зсуви – зсуви, які визначаються попередніми розрахунками згідно з календарними планами розвитку гірничих робіт.

Причиною утворення зсувів є порушення рівноваги між силою тяжіння і утримуючими силами, найпоширенішими причинами якого у свою чергу є:

– збільшення крутизни схилу в результаті підмиву водою;

– ослаблення міцності порід при вивітрюванні або перезволоженні осадами і підземними водами;

– дія сейсмічних поштовхів;

– будівельна і господарська діяльність.

Звичайно зсув має форму півкільця, утворюючи пониження в середині.

Зсуви шкодять сільськогосподарським угіддям, підприємствам, населеним пунктам. Для боротьби зі зсувами застосовуються споруди для підтримки берегів, насадженням рослинності та ін.

Стадії розвитку зсуву. Розрізнюють такі стадії розвитку зсуву:

– прихована - від початку мікрозсування до появи видимих ознак формування зсуву (тріщин на земній поверхні, випирання порід в основі борту кар’єру тощо); швидкість посування наприкінці прихованої стадії 1-10 мм/доб;

– початкова – з моменту появи видимих ознак до переходу в сталу чи активну стадію;

– стала – період, в який посування характеризується постійною швидкістю; проявляється на пологих бортах лежачого боку, може зупинитися до переходу в активну стадію;

– активна – період, коли швидкість переміщення безперервно збільшується;

– затухання – період, коли швидкість посування зсунутих мас зменшується до повної їх зупинки.

Вторинними переміщеннями називають активізацію раніше спостережуваних деформацій (головним чином зсувів), що виникає в результаті зовнішніх впливів (вплив підземних вод, випадання атмосферних опадів, танення снігів, збирання частини зсунених мас, зовнішнього перевантаження та ін.), що нерідко супроводжується залученням у рух мас гірських порід раніше не порушених руйнівними деформаціями.

Шкала швидкості руху зсувів представлена у таблиці 3.8.

 

Таблиця 3.8

Шкала швидкості руху зсуву

 

Гранична швидкість	Оцінка руху
3,0	м/с	Надзвичайно швидко
0,3	м/хв.	Дуже швидко
1,5	м/доб.	Швидко
1,5	м/міс.	Помірно
1,5	м/рік	Дуже повільно
0,06	м/рік	Надзвичайно повільно

 

Згідно з міжнародною статистикою, до 80% сучасних зсувів викликані діяльностю людини. Зсуви формуються переважно на ділянках зволожених водостійкими та водоносними породами грунтів, коли сила тяжіння накопичених на схилах продуктів руйнування гірських порід, переважно в умовах зволоження, перевищує сили зчеплення грунтів. Виникають зсуви при крутизні схилу 10⁰ і більше. На глинистих грунтах при надмірному зволоженні вони можуть виникати і при крутизні 5⁰ – 7⁰.

За глибиною залягання зсуви бувають: поверхневі (до 1м); мілкі (до 5 м); глибокі (до 20 м); дуже глибокі (понад 20 м), за типом матеріалу: кам'яні (граніт, гнейс); та грунтові (пісок, глина, гравій), а в залежності від потужності вони поділяються на: малі (до І0 тис. м³) великі (до 1 млн. м³) дуже великі (понад 1 млн. м³)

Зсуви можуть бути активними і неактивними. На активність впливає гірська порода схилу, що складає основу зсуву, а також наявність вологи. Швидкість руху зсуву складає від 0,06 м/рік до 3 м/с.

Площі зсувонебезпечних процесів за останні 30 років збільшились у 5 разів. Вони поширені майже на половині території України. Найбільшого поширення вони набули у Закарпатській, Івано- Франківській, Чернівецькій, Миколаївській, Одеській, Харківській областях та в Криму. Найчастіше зустрічаються зсуви-видавлювання (розміром до 5 км) та зсуви-потоки. У кримських горах зустрічаються блокові та лінійні зсуви довжиною 0,5–2,5 км та шириною 0,3–1,5 км. Значною мірою зсувами охоплені береги каскаду Дніпровських водосховищ де найбільш поширеними є зсуви-спливання, а також фронтальні зсуви, що ще існують на узбережжі Азовського та Чорного морів. Загалом на морських узбережжях довжиною 2630 км² проявляються абразійні процеси - руйнується майже 60% узбережжя.

В районах активної господарської діяльності Прикарпаття, Криму, Донбасу, Одеської, Дніпропетровської, Хмельницька та інших промислових і міські агломерації, зафіксовано 138 тисяч зсувів.

Карта щільності зсувів територією України представлена на рисунку 3.13.

Обвали, осипи. Це відрив і катастрофічне падіння великих мас гірських порід, їх дроблення і скачування з круч, урвищ та схилів. Обвали природного походження спостерігаються у горах, на берегах морів, обривах річкових долин. Це результат послаблення зв'язаності гірських порід під дією процесів вивітрювання, підмиву, розчинення та дії сил тяжіння, х виникненню сприяє геологічна будова місцевості, наявність на схилах тріщин та зон дріблення гірських порід.

Еколого-геологічні наслідки обвалів пов'язані з ударною силою окремих брил і крупних блоків порід з утворенням завалів.

На ділянках розвитку обвалів постійно існує загроза для життя й діяльності людей, для збереження та нормального функціонування інженерних споруд. Прикладом може бути трагедія, що відбулася 21 червня 2005 р. у с. Кача поблизу Севастополя в результаті обвалу морського берега. Люди, що відпочивали під крутим берегом, опинилися під 8 м завалом ґрунту.

Рис. 3.13. Карта щільності зсувів

Обвали приносять великий матеріальний збиток лінійним спорудам; перш за все, представляють загрозу для експлуатації автомобільних і залізничних доріг та для безпеки руху транспорту. Втрати від обвалів, частіш за все, пов'язані з необхідністю розчищення завалів, відновлення дорожнього полотна й зруйнованих інженерних споруд на дорогах, із перервою руху транспорту. Вивали навіть з укосів, починаючи з висоти 10-12 м, майже завжди викликають пошкодження й руйнування полотна доріг.

Обвали за часом утворення відносяться до швидкодіючих катастрофічних процесів, завжди є несподіваними, важко передбачуваними, тому вони є особливо небезпечними для людини. Кожний обвал відбувається локально на конкретній ділянці схилу і головною задачею є уникнення таких ділянок при господарському використанні території.

Найчастіше (до 80%) сучасні обвали пов'язані з антропогенним фактором. Вони виникають в основному при неправильному проведенні робіт, при будівництві та гірських розробках.

Осип – це нагромадження щебеню чи ґрунту біля підніжжя схилів.

Райони Карпатських та Кримських гір підпадають під дію обвалів та осипів, деякі з яких мали катастрофічний характер та призвели до людських втрат, як, наприклад, Демерджинський обвал 1896 р.

Абразія – процес руйнування хвилями прибою берегів морів, озер та водосховищ.

Абразійні процеси найпоширеніші на Чорноморському узбережжі. Абразії підпадає до 60% берегів Азовського та до 30% Чорного морів. Швидкість абразії в середньому складає 1,3-4,2 м/рік.

Протягом майже 20 років стабільні акумулятивні форми Саксько-Євпаторійської системи внаслідок дії техногенних факторів руйнуються зі швидкістю 3,5 км щороку. Щорічно безповоротньо втрачається більше 1 00 га прибережних територій, зменшується пляжна смуга, знижується біологічна продуктивність моря. Під постійною загрозою руйнування знаходяться розташовані в береговій зоні матеріальні цінності (житлові будинки, курортні комплекси інженерні комунікації, сільгоспугіддя).

Основними причинами посилення темпів руйнування морських берегів є як природні фактори, пов'язані з тектонічними зануреннями північного Приазов'я, так і антропогенні, до яких відноситься зарегульованість твердого стоку рік, забрудненні водних басейнів і пов'язане з цим зниження їх продуктивності, безсистемна забудова берегової смуги та кіс, будівництво берегозахисних споруд, які не відповідають характеру гідродинамічних процесів, використання малоефективних або навіть шкідливих берегоукріплювальних заходів і конструкцій при "самобудах", відступи від проектних рішень, безконтрольні вивезення піску із кіс, порушення протизсувного режиму при забудові терас та інші шкідливі наслідки господарськоі діяльності на узбережжі.