Чрезвычайные ситуации природного характера. Оползни, Сели и обвалы. Их происхождение

Только в двух указанных населенных пунктах было погребено под лавиной более 18000 человек; в целом от одной этой лавины погибло, видимо, 25000 человек. Повсюду  в районе многочисленные оползни  и разрушения тысяч глинобитных  домов привели к гибели еще  большего числа людей. 67000 погибших и 800000 оставшихся без кроватаков итог этой самой тяжелой сейсмической катастрофы Западного полушария.

2. 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%0, максимальный — до 800—1000%0.

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:

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. Яркий тому пример 10-балльное Хантское землетрясение в июле 1949 г. в Средней Азии на стыке Зеравшанского и Алайского хребтов. В разных местах бассейна реки Ярхич (правый приток Вахша) отмечались массовые оползни и обвалы, перегородившие на короткое время горные реки. Вследствие прохождения селя были уничтожены селения Хант, Ярхичкала и другие.

Селеопасны и районы действующих вулканов. Так, например, взрыв вулкана Безымянного на Камчатке 30 марта 1956 г. и оседание больших масс горячего пепла на склонах привело к бурному таянию снега. По реке Сухая Хапица прошел мощный селевой поток. О возможных масштабах подобного рода явления свидетельствует трагический случай, происшедший в Колумбии в конце ноября 1985 г. Вследствие извержения вулкана Руис и последовавшего бурного снеготаяния со склонов гор в долины одновременно устремились десятки мощных селевых потоков. Под толщей грязи и камней оказался погребенным г. Армеро. В той или иной мере пострадали 200 000 человек, погибли и пропали без вести 23 000 человек, полностью разрушено 4500 жилых домов. Общий материальный ущерб превысил 175 млн. долларов.

Понятно, что далеко не все случившиеся сели оказываются  зарегистрированными. Ведь многие из них  происходят высоко в горах, где почти  нет населения. О некоторых из них удается судить по косвенным  признакам. Например, утром 29 апреля 1962 г. на реке Пяндж у поселка Чубек уровень воды внезапно понизился на 2 м. Как потом выяснилось при самолетном обследовании, на притоках Пянджа имели место сели. Пяндж в трех местах оказался перегороженным конусами выноса. Уже днем плотины разметало, остались лишь их следы.

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. Если обычно скорость течения селевого потока составляет 2,5—4,0 м/с, то при  прорывах заторов она иногда достигает 8—10 м/с; расход воды увеличивается  в 3—5 раз. 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.

Приведем некоторые  примеры прохождения разрушительных селевых потоков.

25 мая 1946 г. на  реке Гедар в районе г. Еревана прошел исключительный селевой паводок... Наводнение началось в 20 час. 30 мин. по местному времени и стремительной волной прокатилось по улицам центральной и восточной частей Еревана.

Прорвав правобережные  укрепленные валы, лавина камня и  земли устремилась на кварталы города, сметая и разрушая все на своем  пути. Там, где путь потоку преграждали  здания, он начисто смывал их или, входя  в здание с одной стороны, не изменяя  направления, выходил из противоположной  стороны, увлекая все содержимое домов.

Смытые на улицах автомашины, деревья и столбы вместе с базальтовыми глыбами устремлялись во дворы и часто застревали в  подвалах домов. Стальные рельсы и балки  разрушенных мостов искривились  самым причудливым образом; булыжный и асфальтовый настил мостовых сдирался и уносился течением.

Своей внезапностью и быстротой подъема волна  вначале напоминала катящийся вал  из воды и наносов, включая и огромные камни до 1,0—1,5 м в диаметре. По мере движения вдоль улиц волна разбивалась  и распластывалась, отлагая камни  и более мелкие наносы в затапливаемых  улицах и дворах.

Паводок был вызван мощным ливневым дождем, выпавшим в  этот день дважды — в середине дня  и вечером. Дневной дождь с  общей суммой осадков до 20 мм не вызвал паводка в реке Гедар, так как, по-видимому, полностью пошел на напитывание почвы. Второй ливневый дождь, наблюдавшийся после 20 час, выпал на почву, уже насыщенную предшествующим дождем. Он-то и вызвал селевой паводок, приведя в движение насыщенный водой делювий".