География, мониторинг и прогнозирование опасных природных явлений Кавказской горной страны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1 Сейсмотектоническая схема Кавказа

1 – Восточно-Европейская  платформа;

2 – Анатолийская  высокосейсмическая зона;

3 – Днепровско-Донецкая  впадина;

4 – Скифская  плита Предкавказья;

5 – новейшие  прогибы;

6 – новейшие  поднятия;

7 – Транскавказское  поперечное поднятие;

8 – эпицентральные  области сильных землетрясений  – Анатолийского(I), Спитакского(II), Ахалкалакского(III), Рачинского(IV), Джавского(V), Барисажского(VI);

9 – эпицентры  слабых землетрясений, являющиеся  признаками изменений в сейсмическом  фоне; СП – ставропольский сейсмоопасный участок,  
М – минераловодский  сейсмоопасный участок [31].

В настоящее время отсутствуют достаточно надежные методы прогнозирования землетрясений и их последствий. Однако по изменению характерных свойств земли, а также необычному поведению живых организмов перед землетрясением (их называют предвестниками) ученым зачастую удается составлять прогнозы. Предвестниками землетрясений являются: быстрый рост частоты слабых толчков (форшоков); деформация земной коры, определяемая наблюдением со спутников из космоса или съемкой на поверхности земли с помощью лазерных источников света; изменение отношения скоростей распространения продольных и поперечных волн накануне землетрясения; изменение электросопротивления горных пород, уровня грунтовых вод в скважинах и др. [7].

Необычное поведение животных накануне землетрясения выражается в том, что, например, кошки покидают селения и переносят котят в луга, а птицы в клетках за 10-15 мин до начала землетрясения начинают летать; перед толчком слышатся необычные крики птиц. Наиболее вероятной причиной такого поведения животных считают аномалии электромагнитного поля перед землетрясением [2].

2.3. Лавины

Лавина – снежный обвал, масса снега на горных склонах, пришедших в движение, скользящее и низвергающиеся. Возникновения лавины возможны во всех горных районах, где устанавливается устойчивый снежный покров. Лавины движутся со средней скоростью 20 – 30 км/с. Для схода снежных лавин необходимы снежная масса и благоприятные климатические условия.

Перекристаллизация снега – это испарение (сублимация), в результате которого твердые кристаллы снега испаряются, переходят в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Такое испарение происходит за счет разности температуры внутри снежной толщи. Кристаллы снега, называемого глубинным инеем, возникают в приземном слое и обладают ничтожным сцеплением. Образование такого слоя создает подвижный горизонт скольжения, по которому начинают свой путь будущие лавины.

Факторы лавинообразования:

- соотношения крутизны и мощности снега;

- структура снега, метаморфизация снежного покрова;

- температурный режим внутри снежной толщи и метеорологические условия;

- микрорельеф подстилающей поверхности

- землетрясения или другие сотрясения

Классификация лавин.

По морфологии пути:

- осовы – соскользнувший широким фронтом снег (вне строго фиксированных русел). При этом вовлекается масса снега толщиной  
30 – 40 см. Роль таких лавин незначительна;

- лотковые лавины – течение и перекатывание снежных масс по строго фиксированному руслу. Конусы выноса таких лавин состоят из снега, пермешанного с обломочным материалом. При движении лавин по ровной или слегка наклоненной поверхности происходит выпахивание аллювия создаются гряды, а внизу – бугры высотой 2 – 3 м.;

- прыгающие лавины – свободное падение снежных масс при наличии отвесных стен на их пути;

По морфологии лавиносбора различают следующие лавины:

- эрозионный врез;

- денудационная воронка;

- деформированный кар.

По типу состояния снега:

- сухой метельный снег;

- старый влажный метельный снег;

- мокрый фирновый снег.

Мокрые лавины состоят из плотного и вязкого (мокрого) снега. 1м3 весит 400-600 кг., скорость лавины 10 – 20 м/с, воздушной волны не, давление 200 т/м2 (пробивает капитальное здание).

Скорость сухой лавины – 100 м/с, давление 40 – 100 т/м2. Возникает сильная воздушная волна.

Противолавинные защитные мероприятия.

Пассивная борьба с лавинами включает:

- создание службы дозора и предупреждения;

- составления карт прогноза лавинной опасности;

- организацию лавинных станций;

- выработку правил поведения людей;

- создание спасательного отряда.

Таблица 3. Оценка и виды прогнозов лавинной опасности

Активная борьба с лавинами предусматривает следующие мероприятия:

- лесомелиоративные работы и травосеяние;

- искусственное обрушение лавин (сброс минометным огнем, подпиливание снежных карнизов);

- предупреждение снегонакопления в лавиносборах (сооружение каменных стенок, деревянных щитов);

- предупреждение соскальзывания снега со склонов (облесение склонов, сетки из тросов, застройка склонов снегосборных бассейнов, тормозящие постройки);

- изменение пути движения лавин (лавинорезы, направляющие дамбы);

- пропуск лавин над защищаемыми объектами (навесы, галереи, тоннели) [7].

Опасность лавин настигает Северную Осетию, гористые районы Кавказа в связи с пониженной температурой на вершинах гор и образованием наледи и снега. На территории Кабардино-Балкарской Республики зарегистрировано 132 лавиноопасных участка. Наиболее освоенным и наиболее лавиноопасным районом республики является «Приэльбрусье». В его пределах находится более половины лавинных очагов республики.

В настоящее время применяется три вида прогнозов лавинной опасности – фоновый мелкомасштабный для горной территории, фоновый крупномасштабный для горного бассейна или группы лавиносборов и детальный для заданного лавиносбора или лавиноопасного склона (локальный прогноз) [20].

Лавинный прогноз предполагает заблаговременное определение некоторого временного интервала, в течение которого снегонакопление и процессы метаморфизма могут привести к нарушению устойчивости снежного покрова и образованию лавин. Он тесно связан с прогнозом метеорологических условий, так как вид, интенсивность выпадения, количество атмосферных осадков, метелевый снегоперенос, температура и влажность но духа и другие характеристики метеорологических условий непосредственно влияют на состояние и устойчивость снежного покрова.

Фоновый прогноз заключается в оценке лавинной опасности в рассматриваемом горном районе и выдается в виде «лавиноопасно» или «нелавиноопасно». Заблаговременность прогнозов лавин ограничивается отсутствием количественных методов длительного прогноза интенсивности осадков, интенсивности и продолжительности оттепели и других, метеорологических показателей в горах. Обычно она измеряется часами, а зачастую прогноз выдается с «нулевой» заблаговременностью, т. е. дается лишь текущая оценка лавинной опасности [31].

Локальный прогноз предусматривает определение показателей устойчивости снежного покрова в зоне зарождения лавин конкретного лавиносбора и времени до предполагаемого самопроизвольного схода лавин, оценку вероятного объема и дальности выброса лавины, выбор оптимальных условий для ликвидации лавинной опасности путем искусственного спуска лавины.

Наиболее разработан фоновый прогноз лавин, вызываемых снегопадами и метелями. Достигнуты также определенные успехи в разработке фоновых прогнозов лавин из мокрого снега, основанных главным образом на анализе снего-метеорологической обстановки и установленных статистических зависимостей между временем наступления лавинной опасности и изменением факторов, определяющих сход лавин. При этом использует вся доступная информация о строении, плотности и температурном режиме снежного покрова и локальные характеристики его устойчивости [2].

Методы локальных прогнозов разработаны еще слабо, что обусловлено отсутствием методики и аппаратуры для получения надежной информации о состоянии и свойствах снежного покрова в зонах зарождения лавин, а точность существующих способов определения прочностных характеристик и показателей устойчивости снежного покрова мала.

 

 2.4. Сели

Сель – внезапно возникающий в руслах горных рек внезапный поток, характеризующийся резким подъемом уровня воды и высоким содержанием продуктов разрушения горных пород.

На Кавказе широко распространены селевые потоки. Чаще всего они связаны с ливневыми паводками, иногда – с бурным таянием снегов и ледников, прорывом запруд, образовавшихся в руслах в результате горных обвалов, обрушения ледников, схода лавин. Для многих горных районов сели являются ведущим денудационным фактором. В некоторых местах интенсивность селевых процессов превышает рельефообразующую роль современных медленных тектонических движений. Селевой деятельности способствуют быстрые тектонические движения, сопровождающиеся сейсмическими явлениями, которые приводят в движение осыпи и обвалы. Вследствие образования тектонических трещин   происходит усиленная денудация горных пород [26] .

На Центральном и Западном Кавказе, где территория сложена плотными кристаллическими и метаморфическими породами, а также распространены ледниковые отложения, наблюдаются преимущественно водокаменные сели, повторяющиеся приблизительно через 10 – 15 лет. В восточной части южного склона Большого Кавказа (бассейн Алазани и др.), где распространены флишевые отложения, сланцы, песчаники и мергели, дающие при выветривании большое количество глинистого и пылеватого материала, образуются грязекаменные потоки структурного типа.

В среднегорном и низкогорном поясах Восточного Кавказа и юго-восточных районов (Дагестан, Азербайджан), где территория сложена легко разрушаемыми глинистыми сланцами, флишевыми отложениями и продуктами их выветривания, большое значение для селеобразования имеют длительные засушливые периоды. В это время накапливается легкоподвижный рыхлообломочный материал, смываемый затем интенсивным ливневым стоком. Селевые очаги расположены здесь в основном на высотах 1200 – 1500 м, а в Кобыстане – на высоте 800 – 1000 м. Сели проходят один раз в два года – пять лет и имеют грязекаменный и водо-каменный, а в Кобыстане – грязевой состав. На северном склоне юго-восточного Кавказа наблюдаются своеобразные оползнево-селевые образования, близкие к оплывинам, представляющие собой переходные формы между оползнями и селями [6].

На Малом Кавказе и на лавовых нагорьях Закавказья селеопасные территории также расширяются в восточном и юго-восточном направлениях в связи с усилением засушливости климата и увеличением высоты хребтов. Основные селеопасные районы находятся на склонах Сомхетского, Баргушатского, Мегринского хребтов, где распространены вулканогенные юрские песчаники и песчано-глинистые породы. Наиболее селеактивны левые притоки Аракса, стекающие с юго-западного склона Зангезурского хребта, который отличается сильным расчленением, нивально-ледниковым и эрозионно-денудационным рельефом; здесь наблюдаются водо-каменные сели. Высокой селеактивностью отличается вулканический массив Арагац, где формируются грязе-каменные и водо-каменные сели, повторяющиеся приблизительно один раз в два-три года. На южном склоне Гегамского вулканического нагорья в районе Еревана неоднократно проходили водо-каменные селевые потоки, причинявшие большие разрушения городу.

Селевые паводки в большинстве случаев связаны с суточными суммами осадков, близкими или равными многолетним максимумам, наблюдавшимся в данном районе. Суточные максимумы осадков, часто сопровождающиеся селевыми паводками, составляют на Большом Кавказе и Закавказском нагорье от 60 до 100 – 170 мм. Наибольшая интенсивность ливней в селеопасных районах на востоке и юго-востоке Большого Кавказа и Закавказского нагорья достигает 5 – 9 мм/мин. Существенную роль играет предварительное (до селеобразующего дождя) увлажнение бассейна. Если почво -грунты насыщены влагой, сель может возникнуть и при сравнительно небольшой сумме осадков [6].

В высокогорной области селевые паводки наиболее часто проходят в июле и августе, т. е. в наиболее теплые и богатые осадками месяцы года, в среднегорном и низкогорном поясах они возможны в весенне-летний (апрель-июнь) период, когда здесь бывают интенсивные ливни. Наиболее обильные ливни в горах выпадают при одновременном вторжении влажных и холодных воздушных масс с запада и северо-запада и тропических с юга и востока. Большое влияние на образование ливней при этом оказывают местные особенности рельефа, усиливающие восходящие потоки воздуха. В селеопасных районах восточной части Большого Кавказа и на Закавказском нагорье (Грузия, Азербайджан, Армения) в сухое время года значительна повторяемость локальных ливней конвективного происхождения, которые выпадают на небольшой площади и не всегда отмечаются метеорологическими станциями. Связанные с ними селевые паводки неожиданно появляются в низовьях рек.

На северном склоне Центрального Кавказа бывают селевые паводки, вызываемые интенсивным таянием ледников и снегов. При этом температура воздуха в верховьях рек поднимается до 30 – 32°. Усиленное таяние приводит к насыщению водой различных отложений на склонах долин, накоплению воды в понижениях рельефа, особенно в ледниковых озерах. Такие случаи отмечены на притоках Баксана, Терека, Теберды (Хаджибей, Гаралыкол) и в других местах.

Селевые паводки выносят сотни тысяч, а иногда и миллионы кубометров наносов. Смыв наносов отдельными селевыми паводками на Центральном Кавказе с активной площади селеобразования может составлять 20-30 тыс. м3 с 1 км2 и более, а слой смыва 30 – 60 мм.

Селевые выносы с хребтов восточной, наиболее селеопасной части  в пределах Азербайджана, сложенных легко размываемыми осадочными породами, в среднем за год достигают 125 т/км2, а смыв наносов реками – 1068 т/км2. Таким образом, селевые выносы составляют около 12% от этой величины. Скорость понижения суши за счет селей и твердого стока, по тем же данным, равна 0,442 мм в год. На Малом Кавказе и Закавказском нагорье, где преобладают плотные вулканогенные породы, селевые паводки выносят в среднем за год 75 т/км2.