География, мониторинг и прогнозирование опасных природных явлений Кавказской горной страны

Убытки, наносимые селями народному хозяйству исчисляются десятками миллионов рублей в год. Наносится ущерб центрам горнодобывающей промышленности Кабардино-Балкарии (г. Тырныауз), Северной Осетии (пос. Садом и др.), Баксанской ГЭС, крупным районным центрам Азербайджана и Грузии, расположенным у подножья южного склона (г. Нуха, селения Закаталы, Кварели, Телави и др.), Военно-Грузинской дороге, газопроводу Владикавказ-Тбилиси, Закавказской железной дороге в районе Сурамского перевала и в других местах, Кахетинской железной дороге на всем ее протяжении вдоль восточного склона Циви-Гомборского хребта.

Таблица 4. Состав работ по прогнозированию селей в системе мониторинга

Способы борьбы с селевыми потоками весьма разнообразны. Это возведение различных плотин для задержки твердого стока и пропуска смеси воды и мелких фракции пород, каскада запруд для разрушения селевого потока и освобождения его от твердого материала, подпорных стенок для укрепления откосов, нагорных стокоперехватывающих и водосборных канав для отвода стока в ближайшие водотоки и др. [6].

Для некоторых селевых районов установлены определенные критерии, позволяющие оценить вероятность возникновения селей. Так, для районов с большой вероятностью селей ливневого происхождения определяется критическая сумма осадков за 1 – 3 суток, селей гляциального происхождения (т. е. образующихся при прорывах ледниковых озер и внутриледниковых водоемов) – критическая средняя температура воздуха за 10 – 15 суток или сочетание этих двух критериев [2].

2.5. Оползни

— это скользящие смещения масс горных пород вниз по склону, возникающие из-за нарушения равновесия, вызываемого различными причинами (подмывом пород водой, ослаблением их прочности вследствие выветривания или переувлажнения осадками и подземными водами, систематическими толчками, неразумной хозяйственной деятельностью человека и др.).

Оползни могут быть на всех склонах с крутизной 20° и более и в любое время года. Они различаются не только скоростью смещения пород (медленные, средние и быстрые), но и своими масштабами. Скорость медленных смещений пород составляет несколько десятков сантиметров в год, средних – несколько метров в час или в сутки и быстрых – десятки километров в час и более [24].

Объем пород, смещаемых при оползнях, находится в пределах от нескольких сот до многих миллионов и даже миллиардов кубометров.

Оползни могут разрушать населенные пункты, уничтожать сельскохозяйственные угодья, создавать опасность при эксплуатации карьеров и добыче полезных ископаемых, повреждать коммуникации, туннели, трубопроводы, телефонные и электрические сети, водохозяйственные сооружения, главным образом плотины. Кроме того, они могут перегородить долину, образовать завальное озеро и способствовать наводнениям. Таким образом, наносимый ими народнохозяйственный ущерб может быть значительным [22].

Что касается мониторинга оползней: должны контролироваться следующие наиболее общие параметры: уровни горизонта, влагопроницаемость грунтов, механическая прочность, суммарные давления, деформации и смещения тела оползня, а также соседних инфраструктур/конструкций. Приборы должны позволять выполнять контроль оседания, его развития во времени и влияния на безопасность и целостность соответствующих структур.

Так, в мае 2014 г. Северо-грузинский оползень не только забрал несколько жизней, но и перекрыл единственную крупную дорогу, пересекающую Кавказскую горную цепь, и связывающую Россию и Грузию. Имеются сведения, что оползень повредил участок трубопровода, поставлявшего газ из России в Армению. Часть обрушившейся земной массы общим объемом около 1 млн. м3 завалила русло реки Тегри, что может вызвать наводнение в пограничном перевале Ларси и далее в Северной Осетии [3].

Также оползням подвержены Кабардино-Балкария, Карачаево-Черкессия.

Оползневые процессы можно прогнозировать. В стране существует система наблюдения за оползнями и прогнозирования их развития. Сеть специальных оползневых станций ведет контроль за колебаниями уровней воды в колодцах, дренажных сооружениях, реках, скважинах, водохранилищах, за режимом подземных вод, скоростью и направлением оползневых подвижек, за выпадением и стоком атмосферных осадков. На наиболее ответственных участках оборудуются створы глубинных реперов.

Данные об оползневых смещениях ежегодно представляются в виде отчета об участках, где ожидается развитие оползней.

В настоящее время известны несколько методов прогноза оползней:

- долгосрочный – на годы;

- краткосрочный – на месяцы, недели;

- экстренный – на часы, минуты.

Наиболее достоверный из них – краткосрочный прогноз [2].

2.6. Пульсирующие ледники

Под пульсирующими принято понимать ледники, которым свойственны периодические подвижки. Период пульсации может быть самым разным – от нескольких лет до нескольких десятков и сотен лет. Большинство пульсаций являются равномерно периодическими и не вызываются внешними факторами. Подвижки таких ледников легко прогнозировать. Ожидаемые негативные факторы: перегораживание боковых долин запрудами, за некоторыми образуются озера, способные впоследствии стать причиной прорывного наводнения.

Существуют также и непредвиденные очень быстрые подвижки ледников, которые сами по себе угрожают всему, что находится в долине схода ледника [21].

Ледяные лавины, как правило, непредсказуемы. Поэтому сделать прогноз довольно сложно. Тем не менее, быстрые подвижки ледников – явление закономерное, оно обусловлено неустойчивым динамическим состоянием самих ледниковых систем. Когда внутреннее напряжение ледника достигает критических значений, превышающих сопротивление льда на разрыв и сдвиг, ледник начинает раскалываться по системе сколов и трещин на отдельные крупные пластины и блоки. Это резко меняет условия движения льда: медленное ламинарное течение льда сменяется быстрым глыбовым скольжением ледяных пластин и блоков по ложу внутриледниковым разрывам и сколам. Как правило, это происходит на перегибе ложа, называемого ледопадом. Это участок горного ледника, разбитый на многочисленные трещины и отдельные глыбы, часто меняющие свои формы, в месте крутого перегиба ледникового ложа в русло долины. Ускорению движения способствует смазка плоскостей скольжения водно-глинистой эмульсией, которая образуется в результате фрикционного таяния льда [2].

Оценка эволюции современного оледенения базируется в основном на следующих данных измерений: данных о колебаниях положения концов ледников, данных об изменении площади ледников, данных о балансе массы

или изменении объема ледников.

Особое место среди пульсирующих ледников занимает известный ледник Колка на Кавказе. В 2002 г. во время катастрофического схода этого ледника погибли и пропали без вести 125 человек. В их числе 42 человека из съемочной группы Сергея Бодрова – младшего, снимавшего в фильм Северной Осетии [3].

Во время схода ледника Колка скорость движения ледяной массы в верхней части долины достигала 10 км/час. Ниже, изо льда, камней и воды сформировался селевый поток, пронесшийся по долине со скоростью курьерского поезда, превышая 100 км/час [3].

2.7. Обвалы

Обвал – быстрое перемещение масс горных пород, образующих преимущественно крутые склоны долин. При падении оторвавшаяся от склона масса пород разбивается на отдельные глыбы, которые, в свою очередь, дробясь на более мелкие части, засыпают дно долины. Если по долине протекала река, то обвалившиеся массы, образуя запруду, дают начало долинному озеру. Обвалы склонов речных долин вызываются подмывом реки, особенно в половодье. В высокогорных областях причиной обвалов обычно служат появляющиеся трещины, которые, пропитываясь водой (и особенно при замерзании воды), увеличиваются в ширину и глубину до тех пор, пока отделяемая трещиной масса от какого-нибудь толчка (землетрясение) или после сильного дождя или же какой-нибудь иной причины, иногда искусственной (например, проведение железнодорожной выемки или карьера у подножья склона), не преодолеет сопротивления удерживающих ее пород и не обрушится в долину. Величина обвала варьирует в самых широких пределах, начиная от обрушения от склонов небольших обломков пород, которые, накапливаясь на более пологих участках склонов, образуют т. н. осыпи, и до обвала огромных масс, измеряемых млн. м3, представляющих в культурных странах огромные бедствия [23].

При проведении дорог особо крутые склоны закладываются штучным камнем насухо или на цементе [13].

Для предупреждения разрушения построек необходимо под ними производить закладку выработанного пространства, или же оставлять нетронутыми целики разрабатываемых пород [12].

Так, например, в 2014 г. несколько селений в Чародинском районе Дагестана оказались отрезанными от цивилизации в результате каменного обвала.

В результате обвала несколько сел остались отрезанными, проезжая часть перекрыта в связи с очистительными работами.

По мощности обвалы подразделяют на крупные, средние и малые. Крупные обвалы характеризуются отрывом горных пород объемом от 10 млн. м3 и более. При средних обвалах наблюдается падение масс горных пород объемом от сотен м3 до 10 млн. м3. Малые обвалы характерны незначительным объемом обвальных масс, которые могут составлять величину в несколько единиц или даже десятков м3.

Говоря о прогнозировании, достаточно посмотреть на угол склона, чтобы определить, что всякий продолжительный дождь, сотрясение грунта или неправильное строительство могут повлечь за собой обрушение грунта. Для более точного прогноза нужны анализ грунтов в данном месте, анализ условий уже случавшихся обвалов, а также наличие некоторого опыта и специальных знаний.

Накопленный опыт позволяет прогнозировать даже размер камней и целых блоков, которые могут осыпаться с отвесных крутых склонов, мимо которых, например, проложена дорога. Размер отрывающихся блоков и их фрагментов определяется прочностью пород. Блоки наибольшего размера (до 15 м в поперечнике) образуются в базальтах.

В целом по стране очень малые обвалы составляют 65 – 70%, малые – 15 – 20%, средние – 10 – 15%, крупные – менее 5% от общего числа обвалов. Вероятность же гигантских обвалов составляет примерно 0,05% [2].

8. Пыльные бури

Пыльные или песчаные бури – это огромные массы мелкой пыли и песка поднимаются сильным ветром в воздух, резко ухудшая видимость. Горизонтальная протяженность районов, охваченных пыльными бурями, весьма различна – от нескольких сотен метров до тысячи км. Запыленность атмосферы по вертикали может при этом колебаться от 1 – 2 м до 6 – 7 км. Основной причиной образования пыльных бурь является турбулентность, обусловленная структурой ветра, способствующая подъему с земной поверхности частиц пыли и песка, а также ветровая эрозия почвы [15].

Пыльным бурям подвержен район Северного Кавказа.

Прогноз пыльных бурь по существу сводится к прогнозу сильного ветра с учетом свойств подстилающей поверхности, т. е. ее общего состояния, особенностей растительного покрова и степени закрепленности верхнего слоя почвы. Особый характер имеют барханные пески пустынь, где подвижность верхнего слоя почвы достигает максимального развития. Важно знать степень увлажненности почвы. При длительной засухе верхние слои даже черноземных почв на Дону, Кубани и Южной Украине выдуваются сильными ветрами и развиваются так называемые черные бури. При прогнозе черных бурь следует обращать внимание на длительные засухи ранней весной (март, начало апреля), когда после схода снега почва быстро высохла и еще не закреплена растительным покровом. В таких случаях при штормовых восточных ветрах на южной периферии обширных антициклонов (арктические вторжения), дующих иногда в течение нескольких недель, и развиваются черные бури. 
При прогнозе пыльных бурь необходимо также учитывать их суточный и годовой ход при различных синоптических процессах и их территориальное распространение в различные сезоны. 
С учетом синоптических условий различаются фронтальные пыльные бури и пыльные бури штормовых зон. Фронтальные пыльные бури. Зона пыльных бурь вытянута вдоль фронта на сотни километров и имеет ширину до 200 – 300 км. Характерными чертами фронтальных пыльных бурь являются быстрое их смещение вместе с фронтом и большое развитие по вертикали. Последнее объясняется сильными восходящими движениями во фронтальной зоне, забрасывающими пыль иногда до высоты 4 – 5 км и более. Эти бури, как правило, связаны с холодными фронтами второго рода. При прохождении теплых фронтов пыльные бури наблюдаются редко. 
Предфронтальное усиление ветра начинается на расстоянии 200 – 300 км перед фронтом и при соответствующих состояниях почвы вызывает вначале пыльный или песчаный поземок. По мере приближения фронта скорость ветра увеличивается и на расстоянии примерно 100 – 150 км от фронта поземок переходит в песчаную или пыльную бурю. При приближении фронта пыльные бури постепенно усиливаются, достигая максимального развития в момент прохождения фронта. За фронтом, как правило, пыльные бури ослабевают и быстро прекращаются. Однако при сильных ветрах за фронтом они ослабевают не сразу. Вертикальная протяженность зафронтальных пыльных бурь обычно ограничивается самой фронтальной поверхностью [16].