Селевая деятельность рек, антология и характеристики выдающихся селей Заилийского Алатау

Тип работы: Реферат
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 22 страниц
В избранное:

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМ. АЛЬ-ФАРАБИ

Географический факультет

Кафедра гидрологии суши

НАУЧНАЯ РАБОТА
Селевая деятельность рек, антология и характеристики
выдающихся селей Заилийского Алатау

Исполнитель:
студентка 3 курса
Е.Ю. Андрухова

Научный руководитель
К.г.н., доцент
Л.П. Мазур

Алматы 2008
СОДЕРЖАНИЕ:

Введение
3
1. Природа селей. Отличие его от водного потока 4
2. Типы селей и причины их возникновения 5
2.1.1 Сели дождевого генезиса
5
2.1.2. Сели гляциального генезиса
6
2.1.3. Сели водоледового генезиса
6
2.1.4 Водоснежные сели
7
2.1.5. Сели сейсмического генезиса
8
2.1.6 Сели антропогенного генезиса
8
2.2 Причины селеформирования
9
3. Основные сведения по селеопасности в Казахстане, СНГ и мире. 10
4. Антология селей Заилийского Алатау.
11
1. Сель 1841 года
12
2. Сели 8 июня (28 мая) 1887 года
12
3. Сели 8 июля 1921 года
12
4. Сели 16 мая 1947 года
12
5. Сели 8 июля 1950 года
13
6. Сели 7 июля 1963 года
13
7. Сели 15 июля 1973 года
13
8. Сели 3-4 августа 1977 года
14
9. Сели 28-29 января 1988 года
14
10. Сели 5 января 2006 года
15
5. Сводка данных по катастрофическим селям
16
6. Проблемы селей и селевой гидрометрии
17
1. Проблемы оценки селевой активности на северном склоне
Заилийского Алатау
2. Противоселевые защитные сооружения 17
3. Превентивные противоселевые мероприятия 19
Заключение
21
Список используемых источников
22

Введение

Освоение горных и предгорных территорий связано с опасностью,
вызываемой как катастрофическими стихийными явлениями, так и антропогенным
воздействием на природные процессы. Землетрясения, сели, оползни, обвалы,
лавины, паводки – далеко не полный перечень природных явлений, приводящих к
гибели людей и приносящих большой материальный ущерб.
Заилийский Алатау считается регионом наибольшей селевой опасности в СНГ.
С целью уменьшения угрозы , наносимой селями, в большинстве бассейнов рек
северного склона Заилийского Алатау возведены селезащитные сооружения.
Комплекс инженерных сооружений, возведенных Казселезащитой с целью снижения
ущерба, который может быть нанесен селями г. Алматы, экспертами ООН
оценивается примерно в 200 млн. долларов.
Ущерб, вызываемый селями, может быть значительно снижен при научно
обоснованной оценке селевой опасности осваиваемых территорий, эффективном
комплексировании селезащитных мероприятий, своевременном оповещении о
селевой опасности. Главной причиной недооценки селевой опасности в 60-70
годах 20 века был относительно низкий уровень знаний о природе селей, а
также влиянии климата на селевую активность в горах, несущих оледенение.
Неверными были и представления о механизмах зарождения селей дождевого
генезиса, трансформации их характеристик по мере движения на конусах выноса
и в селехранилищах.
Большой вклад в развитие селеведения в 70-90 годы прошлого столетия
внесли результаты исследований, выполненных в Казахском научно-
исследовательском институте экологии и климата (КазНИИЭК), в прошлом –
Казахский научно-исследовательский гидрометеорологический институт
(КазНИГМИ), Казахский научно-исследовательский институт Госкомгидромета
СССР (КазНИИ Госкомгидромета СССР), Казахский научно-исследовательский
институт мониторинга окружающей среды и климата (КазНИИМОСК). В 90-х годах
20 века эти работы были приостановлены. В последние годы мониторинг селевых
явлений возобновился в Казгидромете.
За последние 25-30 лет уровень науки о селях качественно вырос.

1. Природа селей и отличие его от водного потока

Сель – грозное стихийное явление, которое можно поставить в один ряд с
такими явлениями природы, как землетрясение, извержение вулканов, снежные
лавины и др.
Сели представляют собой кратковременные, чрезвычайно бурные паводки на
горных реках, состоящие их полужидкой грязекаменной массы и обладающие
колоссальной разрушительной силой. Нередко они вызывают катастрофические
последствия и представляют большую опасность для населения горных районов.
Сели, или грязекаменные потоки, отличаются следующими особенностями:
1. Прежде всего, большой насыщенностью грубообломочным каменным
материалом. Если доля твердого материала в обычных горных реках
составляет около 1% от объема потока, то в селях она доходит до 70-
90% и больше. Известны сели, которые насыщены глинистым материалом с
малым содержанием грубообломочных включений. Это происходит тогда,
когда бассейн реки сложен легкоразмывающимися песчано-глинистыми
отложениями. Тогда сель представляет собой грязевую массу,
двигающуюся крутым валом и зачастую содержащую деревья, вырванные с
корнями. Поэтому сели обычно возникают по руслам небольших рек,
сухим логам, имеющим крутое падение или за счет прорыва ледниковых и
запрудных озер.
2. Вследствие больших расходов и значительных скоростей и плотности
селевой массы динамические параметры селей намного выше, чем в
обычных водных потоках. Сели подразделяют на два типа: структурные и
турбулентные. При структурных потоках активная роль в их движении
принадлежит самой селевой массе, которая способна переносить во
взвешенном состоянии крупные обломки пород. При турбулентных селях
транспортирующей средой является вода, и они движутся по общим
закономерностям гидродинамики руслового потока.
3. Частые заторы. В узких местах долины или у препятствий (мост,
мореная гряда) поток на какое-то время задерживается, образуя
селевой вал – затор, увеличивается потенциальная энергия, затем
происходит прорыв, и грязекаменная волна стремительно несется вниз,
разрушая все на своем пути.
4. К существенным особенностям селей относится также внезапность их
возникновения. Внезапность, а также труднодоступность районов
формирования селевых потоков затрудняет их изучение и предупреждение
об опасности.
5. Кратковременность и большая скорость проходящих паводковых волн. В
зависимости от местных условий рельефа сель длится обычно от 2 до 7-
8 часов, а скорость потока составляет 4-5 мс, реже доходит до 6-8
мс.
6. Сель является непостоянным потоком , он носит лавинный характер,
препятствия, возникающие на пути движения, он не обтекает, а
оказывает на них ударное действие.
Для формирования селей необходимо сочетание трех факторов: наличия
рыхлообломочных пород, воды и уклона. Причины и механизмы зарождения селей
многообразны. Это эрозионные и сдвиговые процессы, возникающие в результате
выпадения ливней и затяжных дождей, интенсивного таяния снега и льда,
прорыва водоема, землетрясений и извержения вулканов, а также хозяйственной
деятельности человека и т.д.
Таким образом, указанные особенности селей характеризуют их большую
разрушительную силу, сложность борьбы с этой стихией природы. Само
прохождение селевых потоков представляет большую опасность для людей и все
объектов, находящихся на их пути. Они разрушают горные склоны, дороги,
мосты, промышленные и сельскохозяйственные объекты, сады, огороды, жилые
дома. Нередко вызывают человеческие жертвы.

2. Типы селей и причины их возникновения

2.1.1. Сели дождевого генезиса
В Заилийском Алатау преобладают сели дождевого генезиса (более 70 % всех
случаев). Они могут образовываться как в низкогорной, так и в высокогорной
зонах. Областью образования дождевых селей могут быть как большие площади
эродированных поверхностей (адыры), так и линейные морфологические
образования (врез и рытвина).
Адыры – наиболее типичное морфологическое образование, в пределах
которого в результате эрозии на больших площадях формируются сели. Они в
основном сложены мощной толщей суглинков, глин, песчаников и конгломератов.
Как правило, в адырах формируются сели с малой плотностью, но при
благоприятных условиях, когда селям предшествуют продолжительные дожди с
низкой интенсивностью, могут формироваться мощные сели с плотностью около
2000 кгм3.
Врез становится местом формирования дождевых селей, когда на его водосбор
выпадают достаточно интенсивные и продолжительные жидкие осадки. Селевой
процесс имеет место, если расход паводка превышает критическое значение.
Для северного склона Заилийского Алатау характерна ситуация, когда во врез
поступает не паводок, а сель, который сформировался в системе рытвин.
Катастрофические сели дождевого генезиса на северном склоне Заилийского
Алатау формируются при выпадении интенсивных и продолжительных жидких
осадков в высокогорной зоне, где имеются наиболее благоприятные условия для
формирования селей с высокой плотностью. Ливневые жидкие осадки выпадают в
высокогорной зоне только при значительной высоте нулевой изотермы (более
4000м.).
Такие синоптические ситуации крайне редки, поэтому катастрофические сели
дождевого генезиса в описываемом районе в условиях климата 20 века – редкое
явление: один раз в несколько десятилетий. Известно 11 случаев прохождения
селей дождевого генезиса в бассейне р. Малая Алматинка в 20 веке: 1902г., 8
июля 1921г., 11 июля 1931г., 22 мая 1932г., 20 июня 1934г.,25 мая 1941г.,
16 мая 1947г., 4 июня 1954г., 27 июня 1988г., 14 июля 1999г.
Небольшие сели дождевого генезиса формируются на северном склоне
Заилийского Алатау в среднегорной зоне. Их характеристики значительно
уступают селям, сформировавшимся в высокогорной зоне. Ущерб, наносимый ими,
незначителен.

2.1.2. Сели гляциального генезиса
Особое место среди селевых потоков занимают гляциальные сели,
формирование которых связано с деятельностью ледников. Их возникновение,
как правило, не связано с текущей гидрометеорологической ситуацией.
Активизация гляциальных селей характерна для этапа деградации оледенения.
Прорыв водоемов морено-ледниковых комплексов приводит к формированию
водных паводков. Взаимодействие прорывных паводков с рыхлообломочными
породами во врезах приводит к образованию селей. Гляциальные сели часто
имеют большие расход и объем, что обусловлено значительными запасами воды и
рыхлообломочных пород в очагах их зарождения. Опорожнение водоемов морено-
ледниковых комплексов может происходить как по подземным каналам стока, так
и по поверхностным путем, в результате разрушения озерных перемычек.
Аккумуляция воды в емкостях морено-ледниковых комплексов с последующим
прорывом по подземным каналам стока формирует прорывные паводки, которые
приводили к образованию гляциальных селей в 1951г. в бассейне реки Малая
Алматинка, в 1958г., 1963г. в бассейне реки Иссык, в 1973, 1974, 1979, 1993
гг. в бассейне реки Средний Талгар, в 1980г. в бассейне реки Каскелен, в
1982г. в бассейне реки Сарканд (Джунгарский Алатау).
Известно, что в Заилийском Алатау прорыв внутриледникового водоема на
леднике Туюксу был в 1956г. В результате прорыва произошло излияние воды с
максимальным расходом около 30 м3с, количество избыточной, по отношению к
норме, воды приближенно оценивается в 1,5-2,0 млн. м3.

2.1.3. Сели водоледового генезиса
Благоприятные условия для образования водоледовых селей создаются при
резком понижении температуры воздуха, когда водная поверхность не защищена
от переохлаждения ледяными образованиями. Интенсивный теплообмен между
водными и воздушными массами приводит к переохлаждению воды,
благоприятствующему образованию внутриводного льда, ледяных перемычек и
т.д. В местах стеснения русла образуются зажоры. Образование зажора
приводит к подъему уровня воды непосредственно на участке зажора и выше по
течению. В свою очередь увеличение уровня воды, при практически неизменном
расходе, сопровождается уменьшением скорости потока и, следовательно,
уменьшением турбулентного перемешивания. Это ухудшает условия образования
внутриводного льда, но создает предпосылки для образования поверхностного
льда. Это приводит к уменьшению скорости потока, дальнейшему увеличению
уровня воды и выходу ее на поверхность образующегося ледяного покрова.
Описанный процесс многократно повторяется и, как следствие, образуется
слоеный пирог из тонких прослоек льда и воды. Уровень заполнения русла
водоледовыми образованиями может превышать 2м., тогда как до наступления
низких температур уровень воды не превышал нескольких десятков сантиметров.
Суммарные потери стока на ледообразования и подъем уровня воды в реке могут
достигать десятков тысяч кубометров.
По механизму и составу эти потоки могут быть отнесены к селям:
лавинообразное нарастание расхода, большая концентрация льда. Особенностью
водоледового селя является формирование одиночной волны, так как при ее
прохождении в движение вовлекается практически весь лед, находящийся в
русле, и снежный покров, попадающий в зону воздействия потока. В течение
зимы неоднократное формирование водоледовых селей становится возможным при
чередовании теплых и холодных периодов.
Расход водоледовой волны может в 100 раз и более превышать расход воды в
реке, предшествующий селевому процессу. Динамическое воздействие
водоледовых масс настолько велико, что может приводить к разрушению мостов
и гидротехнических сооружений. При медленном потеплении и в отсутствии
антропогенного воздействия водоледовые образования могут разрушаться
постепенно, не вызывая селя.

2.1.4. Водоснежные сели
Водоснежные сели – русловое движение смеси воды и снега с возможным
участием рыхлообломочных пород, объемная концентрация которых не превышает
5-7%. Плотность селевой смеси может изменяться от 900 до 1100 кгм3.
водоснежные сели распространены в основном в горных районах субарктики.
Наибольшее распространение на территории СНГ водоснежные сели получили в
северных районах России (Полярный и Приполярный Урал, Хибины, Магаданская
область, горные районы северо-востока). Однако они формируются и в горных
районах Тянь-Шаня.
Различают два генетических типа водоснежных селей: водоснежные потоки
сплошного слоя и гидронапорные сели (гидронапорные лавины). Водоснежные
потоки сплошного слоя образуются вследствие водонасыщения толщи снега за
счет таяния его поверхностного слоя. Очагами зарождения водоснежных селей
сплошного слоя могут быть даже относительно пологие склоны. Гидронапорные
сели возникают в результате сдвига водонасыщенных снежных масс вследствие
разности давлений в сдвигающейся толще. Очагами зарождения водоснежных
лавин гидронапорного генезиса служат отрицательные формы рельефа, в которых
накапливаются значительные толщи навеянного снега, их мощность может
превышать 10м.
Формируются водоснежные сели в период снеготаяния, при оттепелях с резким
подъемом температуры воздуха, реже селеформирование вызывается дождем. При
интенсивном снеготаянии или выпадении жидких осадков расход воды в канале
стока увеличивается.
При превышении сдвигающим напряжением удерживающего происходит сдвиг
водонасыщенных снежных масс. На своем пути они вовлекают в движение
русловую воду, лед, снежную массу, аллювий, увеличивая расход и объем
потока. Благодаря этому в руслах, в которых даже в паводок водные расходы
не превышают нескольких кубометров в секунду, могут формироваться
водоснежные потоки с расходом сотни кубометров в секунду. Водоснежные
потоки могут перемещаться на десятки километров.

2.1.5. Сели сейсмического генезиса
Катастрофические землетрясения играют важную роль в рельефообразовании,
благоприятствующему формированию селей. Это обвалы, перегораживающие
ущелья, оползни, смещения по разрывам и т.д. со временем большинство из них
в результате денудации постепенно сглаживаются или исчезают совсем.
Эффективным агентом переноса наносов являются сели.
Сейсмическое воздействие на морено-ледниковые комплексы приводит к
возникновению обвалов снежно-ледовых и мореных масс, создавая тем самым
предпосылки для формирования селей. Землетрясения могут вызвать и закупорку
подземных каналов стока в морено-ледниковых комплексах. При закупорке
каналов стока образуются озера с объемом до нескольких сотен тысяч
кубометров. Прорыв озер приводит к формированию селей.
Большие углы наклона, наличие в составе раздробленных пород
пылеватопесчаных частиц приводят к тому, что при выпадении ливней
формируются сели обычно расход и объем таких селей незначительны, но так
как повторяемость их относительно велика, сели могут блокировать движение
транспорта и представлять угрозу жизни и здоровью человека. Примером тому
служат селевые очаги Акжар (бассейн реки Аксай) и Кокчека (бассейн р.
Большая Алматинка), образовавшиеся в результате Верненского землетрясения в
1887г.
Известны случаи, когда землетрясения провоцировали выдающиеся по
масштабам селевые явления. Наибольшую известность получил сель в Перуанской
Западной Кордельере, вызванный обрушением ледовых масс в результате
землетрясения 1970г. Мощные селевые явления имели место на Аляске во время
землетрясения 27 марта 1964г.
Во время Верненского землетрясения 28 мая 1887 году одновременно
образовалось множество оползней и обвалов, некоторые из которых
трансформировались в селевые потоки. Наиболее крупные и почти сплошные
следы разрушений наблюдались в высотном интервале 1500-1800 м. на
протяжении 35 км. вдоль хребта.

2.1.6. Сели антропогенного генезиса
Далеко не последнее, а иногда даже решающее значение в формировании
селевых потоков, прежде всего в среднегорной и низкогорной зонах, имеет
антропогенный фактор. Сели, возникающие в результате вмешательства человека
в природные процессы, называются антропогенными.
Сели, вызванные неправильной эксплуатацией различного рода накопителей,
отличаются катастрофичностью проявления и масштабностью последствий,
включающих, помимо всего, возможность загрязнения природной среды. Сели
такого типа могут возникать в местностях, где перепады высот очень малы.
Примером может служить сель 28-29 января 1988 г., образовавшийся в
результате прорыва аварийного накопителя сточных вод, расположенного в
песках Жаманкум вблизи г. Алматы. Объем селя составил 72,5 млн. м3, т.е.
почти в 20 раз превышал объем селя 1973 г. в бассейне р. Малая Алматинка,
максимальный расход достигал 1,5-2,5 тыс. м3с, плотность селевой массы
составляла 1900_20 кгм3. Сель нанес большой ущерб, погибли люди.
Неправильные проектирование и эксплуатация оросительных систем,
бесконтрольный полив становятся причиной водонасыщения больших массивов
грунтов. В последнем десятилетии 20 века наблюдались десятки случаев
формирования оползней в низкогорной зоне северного склона Заилийского
Алатау, трансформировавшихся в сели.
Вырубка лесов также способствует формированию селей. Она к изменению
структуры поверхностного слоя грунта, уменьшению перехвата осадков
растительностью. В районах многолетней мерзлоты вырубка леса способствует
более глубокому оттаиванию грунтов. Это приводит к активизации селевых и
оползневых процессов. Примером селевой деятельности, связанной с вырубкой
леса, может служить сель, прошедший 8 июня 1969 г. в Карпатах (хр. Горган,
бассейн руч. Конусяк). В результате выпадения дождя (в течение суток) слоем
200 мм произошел сдвиг переувлажненных грунтов масс, их разжижение и
трансформация в селевой поток. Границы образовавшегося очага совпали с
границами сплошной вырубки хвойного леса, которая была проведена в 50-е
годы 20 века.
Водохранилища в горах представляют потенциальную опасность для объектов,
находящихся в нижележащей части долины. Нарушение устойчивости склонов и их
оползание в водохранилище может привести к разрушению плотины и
формированию катастрофического паводка, трансформирующегося в селевой
поток.

2.2 Причины селеобразования

Процессы формирования селевых потоков зависят от многих факторов:
выветривание горных пород, строение речной сети, наличие ледниковых озер,
осыпей, ливневые дожди и т.д.
Многие исследователи Заилийского Алатау основную причину формирования
селей видят в водной составляющей их, делая главный упор на ливневые дожди
и интенсивное таяние ледников.
Выделим три группы факторов селеобразования: водно-климатические,
геологические и геоморфологические.
1. Водно-климатические факторы – это ливневые дожди, бурное таяние снега
и льда, наличие ледниковых и моренных озер, насыщенность рыхлых отложений
влагой и др. Наиболее важным из них являются ливневые осадки, которые
быстро формируют поверхностный сток и создают стремительные русловые
потоки. Поэтому для возникновения селей ливневого характера большое
значение имеет состояние поверхности грунта, состав и степень обнаженности
пород, наличие растительного покрова, промоин, эрозионных борозд и т.д.
Зарождение селей способствует также бурное таяние обильного снега или
ледников, вызванное резким повышением температуры воздуха или теплыми
дождями.
2. Геологические факторы: наличие рыхлообломочного материала, его состав
и физико-механические свойства, высокая сейсмичность района, с чем
связано возникновение многих очагов селя, обвальные и запрудные
явления. Наиболее существенные свойства, определяющие степень
подвижности и текучести обломочного материала, следующие:
гранулометрический состав, наличие коллоидных частиц, окатанность
обломков, водопроницаемость, влагоемкость, степень цементации
материала и др.
Таким образом, геологические факторы имеют существенное значение в
процессе формирования селевых потоков.
Также существенное влияние на формирование селевых потоков оказывают
землетрясения. Они мгновенно приводят в движение громадные массы горных
пород, легко переходящих в грязекаменные потоки даже при незначительных
атмосферных осадках или за счет нарушения режима горных рек. В результате
обвала могут образоваться временные запрудные озера, которые, затем
прорываясь, образуют сели.
3. Геоморфологические факторы: основными являются ливневые дожди и
интенсивное таяние ледников. Во-вторых, наличие и определенные физико-
механические свойства обломочного материала, в-третьих, крутизна падения
рек. Формирование селя возможно лишь при определенном сочетании этих трех
причин. Их надо считать определяющими факторами. При установлении
закономерности селеобразования, прогнозировании и разработке противоселевых
мероприятий они должны быть учтены в равной степени. Только тогда можно
ожидать эффективных результатов.

3. Основные закономерности распространения селей

Селевые явления характерны для многих областей земного шара. В Европе
мощные селевые потоки встречаются в Альпах (Франция, Швейцария, Австрия и
др.), в Пиренейских горах (Испания), на Балканах (Греция, Югославия,
Болгария и Албания) и в некоторых других районах. Здесь они именуются как
уры или руффы.
В Азии (в горах Тянь-Шаня и Памиро-Алтая, а также в горных районах Китая
и Японии) также встречаются очаги селеобразования.
На североамериканском континенте селевая деятельность характерна для
западного побережья, окаймленного Кордильерами. Наиболее опасным районом
здесь считается Лос-анджелесский округ (штат Калифорния). Для Южной Америки
селеопасным районом является горная цепь Анд.
Селевые потоки наблюдаются и в субтропических странах при выпадении
мощных ливней в условиях горного рельефа. Такие обычно внезапные ливни в
западных штатах Северной Америки и в Мексике образно называют лопнувшим
облаком.
Основные селеопасные районы бывшего СССР расположены в горных областях
Кавказа, Крыма, Карпат, Средней Азии, Алтая, Урала и Дальнего Востока.
Здесь распространено большое количество крупных селевых бассейнов, площади
которых достигают 200 км2. Грязекаменные сели неоднократно ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.