Опасные природные явления: землетрясения, оползни, наводнения

3.1.8 Немного истории.

Общее число жертв землетрясений  на планете за последние 500 лет составило  около 5 млн. чел., почти половина из них приходится на Китай. Так в 1556 в китайской пров. Шэньси,  при землетрясении с магнитудой 8,1,  погибло 830 тыс. человек. В 1976 в районе Таншан к востоку от Пекина землетрясение с магнитудой 7,8 вызвало гибель 240 тыс. чел. по официальным китайским данным (по данным американских сейсмологов до 1 млн. чел.). Исключительно тяжелые последствия связаны также с землетрясениями в 1737 в Калькутте (Индия), когда погибло 300 тыс. чел., в 1908 в Мессине (Италия) — 120 тыс. чел., в 1923 в Токио — 143 тыс. чел.

3.2 Оползни.

3.2.1 Определение.

 

Оползни – это скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести. Образуются они в различных породах в результате нарушения их равновесия или ослабления прочности. Вызываются как естественными, так и искусственными (антропогенными) причинами. К естественным относятся: увеличение крутизны склонов, подмыв их оснований морскими и речными водами, сейсмические толчки. Искусственными являются разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерным выносом грунта, вырубкой леса, неразумным ведением сельского хозяйства на склонах. Согласно международной статистике, до 80% современных оползней связано с деятельностью человека.  они в любое время года, но большей часть в весенне-летний период.

 

3.2.2 Условия образования оползней.

Оползание происходит в рыхлых слабосцементированных породах  вследствие того, что крутой и высокий  склон по мере подрезания его рекой, водохранилищем, морем теряет свою устойчивость, и значительные горные массы крупными блоками начинают смещаться вниз по склону. Оползневое движение всегда связано с наличием грунтовых вод. Их обилие – необходимое  условие оползания. Однако надо себе ясно представлять, что не грунтовые  воды служат причиной оползня. Часто  мы видим, что крутой склон долин  подвержен оползням, а рядом выше или ниже по течению при том  же геологическом строении, при таком  же водо-обилии водоносных горизонтов и одинаковой высоте уровня подземных  вод никаких оползней нет просто потому, что склон чуть-чуть более  отлог. Оползни редко отмечаются на склонах крутизной менее 10-12 градусов. И при уклоне 15 градусов оползни  возникаю только при благоприятных  геологических и гидрогеологических условиях. Но достаточная влажность  пород, обеспечивающая их пластичность, всегда необходима. Можно сказать, что  при соблюдении ряда необходимых  условий оползни есть функция  крутизны и высоты склона. Но нельзя сказать. Что оползень – есть функция  наличия грунтовых вод. Для возникновения  оползней наиболее благоприятны такие  геологические условия, когда в  основании оползневого склона залегают водоупорные пласты, а выше лежат  водоносные породы. Но даже если склон  и сложен только водоносными породами, а водоупорного пласта нет, всё равно  будет происходить разгрузка  подземных вод, уровень которых  будет плавно снижаться от междуречий в сторону долины или берега моря (озера). При достаточной крутизне и высоте склонов оползни неизбежно  возникнут.

3.2.3 Причины возникновения оползней

Оползни — обычное явление в  тех местностях, где активно проявляются  процессы эрозии склонов. Они происходят в том случае, когда массы породы, слагающие склоны гор, теряют опору в результате нарушения равновесия пород, вызванного подмывом водой, ослабления прочности пород при выветривании и переувлажнении осадками и подземными водами, вследствие сейсмических воздействий, а также строительной и хозяйственной деятельности, проводимой без учета геологических условий. Крупные оползни возникают чаще всего в результате сочетания нескольких таких факторов: например, на склонах гор, сложенных чередующимися водоупорными (глинистыми) и водоносными породами (песчано-гравийными или трещиноватыми известняками), особенно если эти пласты наклонены в одну сторону или пересечены трещинами, направленными по склону. Почти такую же опасность возникновения оползней таят в себе создаваемые человеком отвалы пород вблизи шахт и карьеров. Разрушительные оползни, движущиеся в виде беспорядочной груды обломков, называют камнепадами; если блок перемещается по некоторой ранее существовавшей поверхности как единое целое, то оползень считается обвалом; оползень в лессовых породах, поры которых заполнены воздухом, приобретает форму потока (оползень течения).

3.2.4 Классификация.

Среди оползневых явлений можно  определить следующие виды:

1. Оползание блоков породы (блоковые  или структурные).

2. Оползание чехла рыхлых отложений  (единовременное и быстрое) по  поверхности скальной или мёрзлой  – оползни-сплывы.

3. Оползание мелких блоков –  оплывание, охватывающее весь  склон или его значительную  часть.

4. Отседание склонов, смещение блоков скальных или полускальных пород.

В соответствии с этим, можно рассматривать  оползневые склоны, склоны оползания  чехла рыхлых отложений (склоны оползней-сплывов), оплывные склоны и склоны отседания.

Структурные оползни разделяются  по разным признакам. А.П.Павлов ещё в прошлом столетии разделял оползни на детрузивные и деляпсивные. Первые оползни “толкают” перед своим нижним концом пластичные горные породы, деформируя их. Вторые свободно соскальзывают к урезу реки, моря, озера.

По отношению к структуре  горных пород, слагающих склоны, оползни  делятся на следующие виды:

1.асеквентные, развитые в однородных породах;

2.консеквентные, происходящие по  плоскостям напластования пород  или же по плоскостям разломов;

3.инсеквентные, для которых характерно  пересечение плоскостями оползания  поверхностей напластования или  плоскостей разломов.

Оползни могут происходить на одном  высотном ярусе – одноярусные  или на нескольких – многоярусные. Многоярусные оползни наблюдаются  в горах и реже на равнинах, главным  образом там, где высота склонов  достигает 100 – 200 метров.

По времени, в течение которого происходит процесс оползания, выделяются оползни одновременные, периодические  и постоянные. Можно различать  оползни современные, недавние (происходившие  десятки лет назад), давние – сползавшие в течение исторического времени, т. е. менее чем 3-5тыс. лет назад, и  древние – удалённые от нас  геологически длительными отрезками времени представляет острую опасность. По скорости смещения все склоновые процессы можно подразделить на три категории: медленные, смещения со средней скоростью и быстрые.

Медленные смещения.

Медленные смещения не являются катастрофическими. Их называют волочениями, ползучими  смещениями рыхлых отложений, а также  скольжением и соскальзыванием. Это действительно перемещение-сползание, так как скорость его не превышает  нескольких десятков сантиметров в  год. Специалисты по инженерной геологии хорошо знают, как распознать такое  смещение (например, по искривлённым стволам  деревьев, растущих на склоне, изгибанию  пластов и поверхности, так называемому  смятию пластов, и с помощью чувствительных приборов). Солефлюкция и гелифлюкция – виды таких медленных смещений. Раньше под солефлюкцией понимали смещения в грунтах и рыхлых осадках, насыщенных водой. Позднее этот термин был распространён и на ледниковые условия, где грунты смещаются в связи чередования замерзания и оттаивания. В настоящее время для образования смещений, вызванных переменным замерзанием и оттаиванием, рекомендуется использовать термин “гелифлюкция”. Итак, солефлюкция – это движение массы грунта, обладающего вязко-текучей консистенцией, т.е. способностью растекаться толстым слоем. Опасность этих медленных смещений заключается в том, что они могут постепенно перейти в смещение быстрое, а затем и катастрофическое. Многие крупные оползни начинались оползанием рыхлого материала или медленным скольжением блоков горных пород.

Смещение средней скорости.

Под смещениями средней скорости понимают те смещения, что происходят со скоростью  метров в час или метров в сутки. К ним относятся  большинство  типичных оползней. Такой типичный оползень изображён на рисунке.

Оползневой участок состоит  из зоны отрыва, скольжения и фронтальной, или зоны аккумуляции. В зоне отрыва бывают,  различимы основная трещина  отрыва и плоскость скольжения, по которой тело оползня отделилось от подстилающей породы. Оползни приводят к значительному материальному  ущербу, однако правильно организованная эвакуация предотвращает человеческие жертвы. Опасно при этом возникновение  наводнения, потому что оползень может  завалить долины, где обычно течёт  река.

Быстрые смещения.

Только быстрые оползни могут  стать относятся те, скорость которых  составляет несколько десятков километров причиной настоящих катастроф с  сотнями человеческих жертв. К таким  смещениям в час (или значительно  больше), когда бегство невозможно (на настоящую эвакуацию не остаётся времени). В этих случаях к смещающей  силе добавляется сила инерции, а  раздробленные породы по поверхности  смещения дают “дополнительную смазку”  и уменьшают силы сцепления. Известны разные типы таких катастроф, в научной  литературе для их обозначения используются различные термины. Понятие “обвал скальных пород” ясно само по себе. Оползни-потоки возникают тогда, когда твёрдый материал смешивается с водой и течёт с большой скоростью. Оползни-потоки могут быть грязевыми (к ним относятся и вулканические грязевые потоки), каменными и переходными. К быстрым смещениям относятся и лавины, как снежные, так и снего-каменные.

3.2.5 Защита от оползней.

Наиболее действенной защитой  от оползней является их предупреждение. Идеальным было бы вообще избегать склоновых участков, однако в наших  условиях это не возможно. Поэтому  специалистами по инженерной геологии, механике грунтов и строительной технике были разработаны комплексные  предупредительные мероприятия. Когда  оползание уже началось, вести  превентивные работы поздно. Чтобы  избежать сползания, нельзя допускать: 1) перегрузку верхней части оползня; 2) подрезание основания (рекой, водохранилищем, инженерными мероприятиями); 3) дополнительное увлажнение всего косогора. Известно, что вода является главной причиной оползания. Поэтому первым этапом охранительных  работ должно явиться собирание  и отведение поверхностных вод. На оползне-опасном участке рекомендуется вычерпать воду из колодцев. Затем следует осушение с помощью подземного дренажа. Большое значение имеет и искусственное преобразование рельефа. В зоне отрыва уменьшают нагрузку на склон, ослабляя тем самым действие силы тяжести и повышая силы сцепления горных пород. Существует целый комплекс рекомендуемых технических операций, как то: анкерное крепление склонов, разрушение плоскостей скольжения, инъекция укрепляющих растворов, фиксация склонов с помощью свай и строительство опорных стенок. Важны и степень готовности, и быстрота действий: на более поздних этапах борьба с оползневыми процессами потребует значительно больших усилий.

 

3.3 Наводнения.

3.3.1 Определение.

Наводнение — затопление местности в результате подъёма уровня воды в реках, озёрах, морях из-за дождей, бурного таяния снегов, ветрового нагона воды на побережье и других причин, которое наносит урон здоровью людей и даже приводит к их гибели, а также причиняет материальный ущерб.

3.3.2 Виды наводнений.

Заторные наводнения образуются преимущественно в конце зимы или в начале весны, когда скопление льда в сужениях русла реки способствует заторам и распространению воды. Зажорные наводнения часто возникают в начале зимы во время ледостава.

Плотинные наводнения, как логично предположить, образуются при прорывах плотин или в случае аварийного сброса воды из водохранилища.

Низкие наводнения наблюдаются на равнинных реках с небольшими перепадами высот. Данные наводнения не наносят значительный ущерб местности, повторяемость от 5 до 10 лет.

Высокие наводнения – затопление обширных территорий, существенно усложняя жизнедеятельность человека, нанося существенный материальный и моральный ущерб, эвакуация населения приветствуется, но чаще всего многие остаются на месте, надеясь на благосклонность природы. Повторяемость высоких наводнений от 20 до 25 лет.

Выдающиеся наводнения наносят огромный материальный ущерб, охватывая целые речные бассейны, населенные пункты. В зависимости от региона могут пострадать крупные города и существенно нарушиться жизнедеятельность затопленной территории. Такое наводнение толкает на активную эвакуацию населения, высокая угроза для жизни. Повторяемость выдающегося наводнения от 50 до 100 лет.

Катастрофическое  наводнение наносят колоссальный материальный и моральный ущерб населению. Выживание в случае такого наводнения снижается пропорционально промедлению эвакуации и унесения ног с места затопления. Гибель людей неминуема, несмотря на возможные предупреждения, все равно кто-то зазевается и не успеет. При катастрофическом наводнении полностью деморализуется жизнь в населенных пунктах, территория, охваченная наводнением становится непригодной для жизни, становится невозможным перемещение наземным транспортом, разрушаются постройки, промышленные предприятия, линии электропередач. Повторяемость наводнения от 100 до 200 лет.

3.3.3 Типы наводнений.

Паводок — интенсивный сравнительно кратковременный подъем уровня воды в реке, вызываемый обильными дождями, ливнями, иногда быстрым таянием снега при оттепелях. В отличие от половодий, паводки могут повторяться несколько раз в году. Особую угрозу представляют так называемые внезапные паводки, связанные с кратковременными, но очень интенсивными ливнями, которые случаются и зимой из-за оттепелей.

Затор — нагромождение льдин во время весеннего ледохода в сужениях и на излучинах русла реки, стесняющее течение и вызывающее подъем уровня воды в месте скопления льда и выше него.

Затор возникает из-за неодновременного вскрытия больших рек, протекающих  с юга на север. Вскрывшиеся южные  участки реки в своем течении  подпружиниваются скоплением льда в северных районах, что нередко вызывает значительное повышение уровня воды.