Природные опасности и стихийные бедствия

Тефра состоит из обломков застывшей лавы, более древних подповерхностных горных пород и раздробленного вулканического материала, образующего конус вулкана. Тефра образуется при вулканическом взрыве, сопровождающем извержение вулкана. Наиболее крупные обломки тефры именуются вулканическими бомбами, несколько меньшие по размеру - лапиллами, еще более мелкие - вулканическим песком, а мельчайшие - пеплом. Вулканические бомбы отлетают на несколько километров от кратера. Лапиллы и вулканический песок могут распространяться на десятки километров, а пепел в высоких слоях атмосферы может несколько раз обогнуть земной шар. Объем тефры при некоторых вулканических извержениях значительно превосходит объем лавы; иногда выбросы тефры составляют десятки кубических километров. Выпадение тефры приводит к уничтожению животных, растений, возможна гибель людей. Вероятность выпадения тефры на населенный пункт в значительной степени зависит от направления ветра. Мощные слои пепла на склонах вулкана находятся в неустойчивом положении. Когда на них ложатся новые порции пепла, они соскальзывают со склона вулкана. В некоторых случаях пепел пропитывается водой, в результате чего образуются вулканические грязевые потоки. Скорость грязевых потоков может достигать нескольких десятков километров в час. Такие потоки обладают значительной плотностью и могут во время своего движения увлекать крупные глыбы, что увеличивает их опасность. Из-за большой скорости движения грязевых потоков затрудняется проведение спасательных работ и эвакуации населения.

При таянии ледников во время вулканических извержений может сразу образоваться огромное количество воды, что приводит к вулканическим наводнениям. Точно подсчитать, какое количество воды спустил ледник, трудно, хотя это весьма важно для планирования мер защиты от вулканического наводнения. Это объясняется тем, что ледники имеют много внутренних полостей, заполненных водой, которая добавляется к воде, возникающей при таянии ледников во время вулканического извержения.

Палящая вулканическая туча представляет собой смесь раскаленных газов и тефры. Поражающее действие палящей тучи обусловлено образующейся при ее возникновении ударной волной (ветром у краев тучи), распространяющейся со скоростью до 40 км/ч, и валом жара (температура до 1000°С). Кроме того, сама туча может передвигаться с большой скоростью (90-200 км/ч).

Вулканические газы представляют собой смесь сернистого и серного окислов, сероводорода, хлористоводородной и фтористоводородной кислот в газообразном состоянии, а также углекислого и угарного газов в больших концентрациях, смертельно опасных для человека. Выделение газов может продолжаться десятки миллионов лет даже после того, как вулкан перестал выбрасывать лаву и пепел. Резкие колебания климата обусловлены изменением теплофизических свойств атмосферы за счет ее загрязнения вулканическими газами и аэрозолями. При крупнейших извержениях вулканические выбросы распространяются в атмосфере над всей планетой. Примесь углекислого газа и силикатных частиц может создавать парниковый эффект, ведущий к потеплению земной поверхности; большинство же аэрозолей в атмосфере приводит к похолоданию. Конкретный эффект извержения зависит от химического состава, количества выброшенного материала и от расположения его источника.

При извержениях островных и подводных вулканов часто возникают цунами. Кроме того, образующиеся при подводных извержениях облака вспыхивающих газов и пара могут служить причиной гибели морских судов. Газ способен выделяться не только в точках извержения, но и на соседних с ним больших пространствах морского дна, покрытого отложениями с высоким содержанием газогидратов. Последние могут распадаться на воду и газ при довольно малых изменениях давления, температуры, химического состава вышележащей толщи воды.

Таблица 2.4 - Поражающие факторы вулканов

Первичные	Вторичные
лавовые фонтаны; потоки вулканической грязи, лавы; раскаленные газы; пепел, песок, кислотные дожди; ударная волна взрыва; вулканические бомбы (застывшие кусочки лавы); каменная пена (пемза); лапилли (мелкие кусочки лавы); палящая туча (раскаленные пыль, газы)	нарушение системы землепользования; лесные пожары; разрушение сооружений и коммуникаций; наводнения из-за запруживания рек; обвалы; селевые потоки; взрывы и пожары на опасных объектах.

Извержения вулканов могут причинить огромные беды. Города Помпеи и Геркуланум в Италии в 79 году н.э. были погребены в результате извержения Везувия. В результате извержения вулкана на острове Кракатау в Индонезии в 1883 году погибли 36000 человек, а совсем недавно, в 1985 году в Невадо де Руис в Колумбии извержение вулкана растопило снег на горе, и образовавшийся поток в считаное время снес все на своем пути, уничтожив несколько населенных пунктов и погубив более 25000 человек.

Современные вулканы расположены вдоль крупных разломов и тектонически подвижных областей (главным образом на островах и берегах Тихого и Атлантического океанов). Активные действующие вулканы: Ключевская Сопка и Авачинская Сопка (Камчатка, Российская Федерация), Везувий (Италия), Исалько (Сальвадор), Мауна-Лоа (Гавайские оострова) и др. В России опасность извержения вулканов имеется на Камчатке, Курильских островах, Сахалине. Сейчас на Камчатке в стадии активной деятельности находятся 29 вулканов, на Курильских островах - 39. В зоне вулканической деятельности расположено 25 населенных пунктов на Курилах и несколько городов на Камчатке.

Прогноз вулканических извержений

Катастрофические извержения вулканов сопровождаются большими жертвами среди населения. При извержении влк. Тамбора в Индонезии в 1815 г. погибло от 60 тыс. до 90 тыс. человек. Взрыв влк. Кракатау в 1883 г. стал причиной смерти 40 тыс. человек. От палящих туч, образовавшихся при извержении влк. Ламингтон на Новой Гвинее, погибло около 4 тыс. человек. Предвестником извержения являются вулканические землетрясения, которые связаны с пульсацией магмы, продвигающейся вверх по подводящему каналу. Специальные приборы - наклономеры - регистрируют изменение наклона земной поверхности вблизи вулканов. Перед извержением меняются местное магнитное поле и состав вулканических газов, выделяющихся из фумарол. На Камчатке уже в 1955 г. было предсказано извержение влк. Безымянный, в 1964 г. - влк. Шивелуч, затем - Толбачикских вулканов.

На вулканических территориях действует ряд вулканических станций. Как и для землетрясений, составляются карты вулканической опасности (риска). Подробная карта такого рода составлена для Камчатки в РФ, для Гавайских островов и района Каскадных гор в США. В Российской Федерации непосредственное наблюдение за вулканами осуществляется институтом вулканологии Дальневосточного отделения АН РФ.

Прогноз извержений основан на двух группах методов. Первые основаны на изучении жизни самого вулкана: отдельные вулканы извергаются с определенными интервалами времени, другие свое пробуждение знаменуют звуковыми эффектами; знание вулканов может помочь в предупреждении извержений. Другую группу методов составляют сложные статистические вычисления и исследования признаков готовящегося извержения с помощью точных приборов. Вокруг опасных вулканов размещают, как правило, сейсмические станции, регистрирующие толчки. Когда лава расширяется на глубине, заполняя трещины, это вызывает сотрясение земной поверхности. Землетрясения с очагами под вулканами являются, таким образом, надежным признаком готовящегося извержения.

Профилактические мероприятия вулканических извержений

Защитные мероприятия от лавы

Бомбардировка лавового потока с самолета. Охлаждаясь, лавовый поток создает заградительные валы и течет в лотке. Когда же удается эти валы прорвать, лава разливается, скорость ее течения замедляется и приостанавливается.

Отвод лавовых потоков с помощью искусственных желобов.

Бомбардировка кратера. Лавовые потоки по большей части возникают за счет того, что лава переливается через край кратера, если же удается разрушить стенку кратера раньше, чем образовалось лавовое озеро, скопится немного меньше лавы и ее излияние по склону не принесет вреда. Сток лавы, кроме того, можно направить в нужном направлении.

Возведение предохранительных дамб.

Охлаждение поверхности лавы водой. На охлажденной поверхности образуется корка и поток останавливается.

Защита от выпадения тефры

Создание и использование в случае извержения специальных укрытий. Возможно проведение эвакуации населения.

Защита от вулканических грязевых потоков

От слабых грязевых потоков можно защититься дамбами или сооружением желобов. В некоторых индонезийских селениях у подножия вулканов насыпают искусственные холмы. При серьезных опасностях люди вбегают на них и таким образом могут избежать опасности. Существует еще один способ - искусственное понижение кратерного озера. Наилучшим способом является запрещение заселения опасной территории или эвакуация при первых признаках вулканического извержения.

Действия населения при извержениях вулканов

Подготовка к извержению:

эвакуация из опасной зоны после сообщения о возможном извержении;

при невозможности эвакуации - уплотнение окон, дверей, дымоходов;

установка техники в гараже

помещение животных в сараи;

подготовка автономных источников освещения (свечи, лампы);

связи (радиоприемник на батарейках);

создание запасов воды, продуктов питания на 3-5 суток;

подготовка аптечки медицинской помощи.

Поведение при извержении:

при нахождении вне помещения защита головы и, тела от камней и пепла шлемом, каской, плотной шапкой;

нахождение вдали от рек, ложбин, оврагов у вулкана во избежание попадания в зону лавовых потоков и селей;

не использование автомобиля;

укрытие от палящей тучи в воде, в подземном убежище.

Поведение после извержения:

использование простейших средств защиты органов дыхания (марлевых повязок, тканевых масок) для исключения вдыхания пепла;

применение защитных очков и одежды для защиты от ожогов;

уборка пепла с крыш здания для исключения ее перегрузки и обрушения.

2.1.3 Обвалы и оползни

Большая часть поверхности Земли - это склоны. К склонам относятся участки поверхности с углами наклона, превышающими 1°. Они занимают не меньше 3/4 площади суши. Чем круче склон, тем значительнее составляющая силы тяжести, стремящаяся преодолеть силу сцепления частиц пород и сместить их вниз. Силе тяжести помогают или мешают особенности строения склонов: прочность пород, чередование слоев различного состава и их наклон, грунтовые воды, ослабляющие силы сцепления между частицами пород.

Обвалом называется быстрое отделение массы горных пород на крутом склоне с углом больше угла естественного откоса, происходящее вследствие потери устойчивости поверхности склона под влиянием различных факторов (выветривания, эрозии и абразии в основании склона и др.).

Обвалы относятся к гравитационному движению горных пород без участия воды, хотя вода способствует их возникновению, так как чаще обвалы появляются в периоды дождей, таяния снега, весенних оттепелей. Обвалы могут быть вызваны взрывными работами, заполнением горных речных долин водой при создании водохранилищ и другой деятельностью человека.

Обвалы часто происходят на склонах, нарушенных тектоническими процессами и выветриванием. Как правило, обвалы возникают тогда, когда на склоне массива слоистой структуры пласты падают в том же направлении, что и поверхность склона, или когда высокие склоны горных ущелий и каньонов разбиты вертикальными и горизонтальными трещинами на отдельные блоки.

Одной из разновидностей обвалов являются вывалы - обрушение отдельных глыб и камней из скальных грунтов, слагающих отвесные склоны и откосы выемок.

На крутых (30° и более) склонах распространены камнепады - случаи движения одиночных камней или небольших групп. Движение камней происходит в форме неоднократных «прыжков» со скоростью 40-60 м/с (150-200 км/ч). Причинами падения камней служит выдувание или вымывание из-под них мелкозема, сталкивание их языками оползающего грунта, а также процессы намерзания и таяния под ними льда. Наиболее крупные камнепады возбуждаются сильными ливнями. Камнепады наиболее опасны на автодорогах, промышленных и крутосклонных ущельях Памира, Алтая, Тянь-Шаня, Кавказа.

Тектоническая раздробленность горных пород способствует образованию отдельных блоков, которые отделяются от корневого массива под действием выветривания и скатываются вниз по склону, разбиваясь на глыбы меньших размеров. Размер отрывающихся блоков связан с прочностью пород. Блоки наибольшего размера (до 15 м в поперечнике) образуются в базальтах. В гранитах, гнейсах, крепких песчаниках образуются глыбы меньшего размера, максимум до 3-5 м, в алевролитах - до 1-1,5 м. В сланцевых породах обвалы наблюдаются значительно реже и размер глыб в них не превышает 0,5-1 м.

Основной характеристикой обвала является объем обвалившихся горных пород; исходя из объема обвалы условно разделяются на очень малые (объем менее 5 м3), малые (5-50 м3), средние (50-1000 м3) и крупные (более 1000 м3).

В целом по стране очень малые обвалы составляют 65-70%, малые - 15-20%, средние - 10-15%, крупные - менее 5% общего числа обвалов. В природных условиях наблюдаются и гигантские катастрофические обвалы, в результате которых обрушиваются миллионы и миллиарды кубических метров пород; вероятность появления подобных обвалов составляет примерно 0,05%.

Оползнем называется скользящее смещение масс горных пород вниз по склону под влиянием силы тяжести.

Поскольку процесс оползания - это скольжение массы горных пород по какой-то поверхности, поэтому у любого оползня всегда выделяют оползневое тело, которое двигается, и поверхность скольжения, по которой оно двигается. Поверхность скольжения обычно имеет вогнутую форму. Фронтальная (передняя) часть оползня сминается в складки, в ней образуются бугры и валы, а тыловая часть, соскользнувшая и оторвавшаяся от склона, обнажает, как правило, вертикальную стенку, так называемый надоползневый уступ. Простые оползни, которые вызваны однократным скольжением массы пород, наблюдаются редко. Чаще всего оползневые массивы формируются длительное время, и в их пределах процесс оползания повторяется неоднократно, в результате чего возникают бугристые сложные склоны, как, например, на Воробьевых горах около Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова. Крутой склон, обращенный к Москве-реке, имеет неровный, бугристый рельеф, образовавшийся в результате неоднократного сползания его верхней части.

Оползни возникают на каком-либо участке склона или откоса из-за нарушения равновесия пород, вызванного следующими причинами:

увеличением крутизны склона в результате подмыва водой;

ослаблением прочности пород при выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами;

воздействием сейсмических толчков;

строительством и хозяйственной деятельностью, проводимыми без учета геологических условий местности, и др.

Природными факторами, непосредственно влияющими на образование оползней, являются землетрясения, переувлажнение склонов гор интенсивными атмосферными осадками или грунтовыми водами, речная эрозия, абразия и др. Антропогенными факторами (связанными с деятельностью человека) являются подрезка склонов при прокладке дорог, вырубка лесов и кустарников на склонах, производство взрывных и горных работ вблизи оползневых участков, неконтролируемые распашка и полив земельных участков на склонах и т.п.

По мощности оползневого процесса, т.е. вовлечению в движение масс горных пород, оползни делятся на малые - до 10 тыс. м3, средние - 10-100 тыс. м3, крупные - 100-1000 тыс. м3, очень крупные - свыше 1000 тыс. м3.

По скорости движения оползни делятся на:

3 м/с 0,3 м/мин 1,5 м/сутки 1,5 м/месяц 1,5 м/год 0,06 м/год	- - - - - -	исключительно быстрое (обвал) очень быстрое быстрое умеренное очень медленное исключительно медленное

По влажности оползни бывают:

сухие, не содержащие влаги;

слабовлажные, содержащие немного несвободной воды, обусловливающей пластичность и текучесть грунта;

влажные, содержащие достаточно воды, чтобы частично обладать текучестью;

очень влажные, содержащие достаточно воды для жидкого течения на голых склонах.

Оползни могут сходить со всех склонов, начиная с крутизны 19°, а на трещиноватых глинистых грунтах - при крутизне склона 5-7°.

Оползни, вызванные изменением природных условий, как правило, не начинаются внезапно. Первоначальным признаком начавшихся оползневых подвижек служит появление трещин на поверхности земли, разрывов дорог и береговых укреплений, смещений деревьев и т.п. С максимальной скоростью (десятки км/час) оползни движутся в начальный период, с течением времени скорость постепенно замедляется.

В самостоятельную группу можно выделить оползни искусственных земляных сооружений - железнодорожных насыпей, терриконов и отвалов горных пород.

Профилактические и прогностические мероприятия

Большую часть потенциальных оползней можно предотвратить, если своевременно принять меры в начальной стадии их развития. Среди различных мероприятий особенно важное значение имеют контроль и прогнозирование оползневых процессов. Они необходимы для обеспечения:

расположения объектов в безопасных местах;

своевременного предупреждения возникновения новых оползней;

предотвращения опасного объема и скорости смещения уже существующих оползней;

выявления необходимости борьбы с оползнями;

возможности эксплуатации объектов без укрепления склона.

Для предотвращения возникновения оползней необходимо организовать контроль за состоянием склонов и соблюдением охранно-противооползневого режима, а также проводить комплекс противооползневых мероприятий с учетом гидрогеологических условий и характеристики оползневого участка. Необходимые для этого данные наносят на крупномасштабные карты. На них должны быть указаны: устойчивость склонов; возможность производства земляных работ; гидрогеологические условия района; возвышенности и косогоры; места расположения стоков, дренажных бассейнов, затопляемых участков и распределение подземных вод. На эти же карты наносят места прошлых оползней и районы возможного оползания. К карте прилагается пояснительная записка с подробным описанием оползневого района (участка).

В пределах участков, где возможно возникновение оползней, организуется постоянное наблюдение для выявления причин возникновения оползневых перемещений, изучения их динамики и разработки комплекса противооползневых мероприятий. Наблюдение ведется специально назначенными постами из состава работников оползневых станций, в задачу которых входит контроль за колебаниями уровней воды в колодцах, дренажных сооружениях, буровых скважинах, реках, водохранилищах и озерах, за режимом подземных вод, скоростью и направлением оползневых подвижек, за выпадением и стоком атмосферных осадков.

На наиболее ответственных участках такие посты оборудуют створы глубинных реперов и ведут за ними наблюдение. В качестве реперов используют буровые штанги длиной 2-2,5 м. В районах глубокого промерзания оползневого грунта штанги-реперы устанавливают на глубину до 3 м и заливают раствором цемента. Данные о колебаниях уровней подземных вод и их влиянии на устойчивость склонов, а также конкретные сведения об оползневых смещениях оползневые станции представляют ежегодно в виде краткого отчета в управление инженерной защиты города и штаб ГО города. На основании результатов наблюдений выявляются участки, где ожидается развитие оползней, а также выполняют работы на участках, где зафиксировано смещение земляных пород. Определяют силы и средства, необходимые для обеспечения противооползневых мероприятий. Имея перечень, расположенных на участках ожидаемого развития оползней, можно прогнозировать возможный ущерб.

Противооползневые мероприятия по своему характеру разделяются на две группы: пассивные и активные.

К пассивным относятся охранно-ограничительнные мероприятия:

запрещение подрезки оползневых склонов и устройства на них всякого рода выемок;

недопущение различного рода подсыпок, как на склонах, так и над ними, в пределах угрожающей полосы;

запрещение строительства на склонах и на указанной полосе сооружений, прудов, водоемов, объектов с большим водопотреблением без выполнения конструктивных мероприятий, полностью исключающих утечку воды в грунт;

запрещение взрывов и горных работ вблизи оползневых участков;

запрещение устройства водонепроницаемых пластырей в зоне выплывания грунтовых вод;

охрана древесно-кустарниковой и травянистой растительности;

запрещение неконтролируемого полива земельных участков, а иногда и их распашки;

запрещение устройства водопроводных колонок и постоянного водопровода без устройства канализации;

недопущение сброса на оползневые склоны ливневых, талых, сточных и других вод;

залесение оползневых территорий.

К активным относятся противооползневые мероприятия, проведение которых требует устройства инженерных сооружений:

подпорных конструкций - для предотвращения оползневых процессов;

подпорных стенок - на сравнительно небольших оползнях, на склонах при нарушении их устойчивости в результате подрезки и подмывок;

контрбанкетов - у подошвы действующего или потенциального оползня, своим весом препятствующих смещению земляных масс;

свайных рядов - для укрепления оползневых склонов в период временной стабилизации оползней, имеющих относительно малую (до четырех метров) мощность смещенного тела (бетонные, железобетонные и стальные сваи располагают в шахматном порядке в несмещаемой породе на глубину 2 м.;

сплошных свайных, или шпунтовых рядов (тонких стенок) (устанавливаются реже других удерживающих сооружений вследствие их высокой стоимости).

Борьба с оползнями основана на обеспечении устойчивости склона.

Общими противооползневыми мероприятиями для оползней всех видов являются:

отвод поверхностных вод, притекающих к оползневому участку со стороны (устройство нагорных канав);

отвод атмосферных вод с поверхности оползневого участка;

разгрузка оползневых склонов (откосов), террасирование склонов;

посадка древесной и кустарниковой растительности в комплексе с посевом многолетних дернообразующих трав на поверхности оползневых склонов;

спрямление русел рек и периодически действующих водотоков, подмывающих основание оползневых склонов;

берегоукрепление (буны, донные волноломы, струенаправляющие устройства, защитные лесонасаждения и др.) в основании подмываемых оползневых склонов;

отсыпка (намыв) земляных (песчаных, гравийных, каменных) контрбанкетов у основания оползневых склонов.

Действия населения при оползнях

Подготовка к оползню:

изучение информации о возможных местах и границах оползней;

изучение сигналов оповещения об угрозе возникновения оползня и порядка действия при подаче сигнала;

при появлении признаков оползня (заклинивания дверей и окон, трещины в зданиях, просачивание воды на склонах) сообщение в пост оползневой станции.

Действия при оползне:

после сигнала об угрозе оползня отключение электроприборов, газовых приборов и воды;

подготовка к эвакуации;

при слабой скорости оползня (метры в месяц) перенесение строений на неопасное место, вывоз мебели и ценных вещей;

при скорости более 1 м в сутки эвакуация с документами, ценными вещами, продуктами;

при попадании в завал - движение к краю оползневых масс;

при невозможности освобождения - подача сигнала людям, находящимся вне завала;

откапывание пострадавших.

Действия после смещения оползня:

в уцелевших строениях проверка линий электроснабжения, водопровода, газоснабжения;

при отсутствии повреждений помощь спасателям в извлечении пострадавших;

самопомощь и доврачебная помощь пострадавшим;

следование указаниям спасателей.

2.1.4 Сель. Селевые потоки

Сель, силь (от араб. сайль - бурный поток), внезапно формирующийся в руслах горных рек временный поток, характеризующийся резким подъёмом уровня и высоким (от 10-15 до 75%) содержанием твёрдого материала (продуктов разрушения горных пород).

Сель - нечто среднее между жидкой и твёрдой 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 кмІ.

Средняя скорость движения селевых потоков 2-4 м/с, достигая 4-6 м/с, что обуславливает их большое разрушительное действие. На своем пути потоки прокладывают глубокие русла, которые в обычное время бывают сухими или содержат небольшие ручьи. Материал селей откладывается в предгорных равнинах.

Сели характеризуются продвижением его лобовой части в форме вала из воды и наносов или чаще наличием ряда последовательно смещающихся валов. Прохождение селя сопровождается значительными переформированиями русла.

Сель возникает в результате интенсивных и продолжительных ливней, бурного таяния ледников или сезонного снегового покрова, а также вследствие обрушения в русло больших количеств рыхлообломочного материала (при уклонах местности не менее 0,08-0,10). Решающим фактором возникновения может послужить вырубка лесов в горной местности - корни деревьев держат верхнюю часть почвы, что предотвращает возникновение селевого потока.

Иногда сели возникают в бассейнах небольших горных рек и сухих логов со значительными (не менее 0,10) уклонами тальвега и при наличии больших скоплений продуктов выветривания.

Для образования селевых потоков необходимо наличие:

достаточного количества продуктов разрушения горных пород на склонах бассейна;

достаточного объема воды для смыва или сноса со склонов рыхлого твердого материала и последующего его перемещения по руслам;

крутого уклона склонов и водотока.

Основным условием возникновения селей является такое количество дождевых осадков, которое способно вызвать смыв продуктов разрушения горных пород и вовлечение их в движение.

Потенциальный селевой очаг - участок селевого русла или селевого бассейна, имеющий значительное количество рыхлообломочного грунта или условий для его накопления, где при определенных условиях обводнения зарождаются сели. Селевые очаги делятся на селевые врезы, рытвины и очаги рассредоточенного селеобразования.

Селевой рытвиной называют линейное морфологическое образование, прорезающее скальные, задернованные или залесенные склоны, сложенные обычно незначительной по толщине корой выветривания. Селевые рытвины отличаются небольшой протяженностью (редко превышают 500…600 м) и глубиной (редко более 10 м). Угол дна рытвин обычно более 15°.

Селевой врез представляет собой мощное морфологическое образование, выработанное в толще древних моренных отложений и чаще всего приуроченное к резким перегибам склона. Кроме древне-моренных образований селевые врезы могут формироваться на аккумулятивном, вулканогенном, оползневом, обвальном рельефе. Селевые врезы по своим размерам значительно превосходят селевые рытвины, а их продольные профили более плавные, чем у селевых рытвин. Максимальные глубины селевых врезов достигают 100м и более; площади водосборов селевых врезов могут достигать более 60кмІ. Объем грунта, выносимый из селевого вреза за один сель, может достигать 6 млн мі.

Под очагом рассредоточенного селеобразования понимают участок крутых (35…55°) обнажений, сильно разрушенных горных пород, имеющих густую и разветвленную сеть борозд, в которых интенсивно накапливаются продукты выветривания горных пород и происходит формирование микроселей, объединяющихся затем в едином селевом русле. Они приурочены, как правило, к активным тектоническим разломам, а их появление обусловлено крупными землетрясениями. Площади селевых очагов достигают 0,7кмІ и редко больше.

Вид селевого потока определяется составом селеобразующих пород. Селевые потоки бывают: водно-каменными, водно-песчаными и водно-пылеватыми; грязевыми, грязекаменными или каменно-грязевыми; водно-снежно-каменными.

Водно-каменный сель - поток, в составе которого преобладает крупнообломочный материал с преимущественно крупными камнями, в том числе с валунами и со скальными обломками (объемный вес потока 1,1-1,5 т/м3). Формируется в основном в зоне плотных пород.

Водно-песчаный и водно-пылеватый сель - поток, в котором преобладает песчаный и пылеватый материал. Возникает, в основном, в зоне лессовидных и песочных почв во время интенсивных ливней, смывающих огромное количество мелкозёма.

Грязевой сель близок по своему виду к водно-пылеватому, формируется в районах распространения пород преимущественно глинистого состава и представляет собой смесь воды и мелкозема при небольшой концентрации камня (объемный вес потока 1,5-2,0 т/м3).

Грязекаменный сель характеризуется значительным содержанием в твёрдой фазе (галька, гравий, небольшие камни) глинистых и пылеватых частиц с явным их преобладанием над каменной составляющей потока (объемный вес потока 2,1-2,5 т/м3).

Каменно-грязевой сель содержит преимущественно крупнообломочный материала, по сравнению с грязевой составляющей.

Водно-снежно-каменный сель - переходный материал между собственно селем, в котором транспортирующей средой является вода, и снежной лавиной.

Селевые потоки подразделяются по характеру их движения в русле на связные и несвязные. Связные потоки состоят из смеси воды, глинистых и песчаных частиц. Раствор имеет свойства пластичного вещества. Поток как бы представляет единое целое. В отличие от водного потока он не следует изгибам русла, а разрушает и выпрямляет их или переваливает через препятствие. Несвязные (текущие) потоки движутся с большой скоростью. Отмечается постоянное соударение камней, их обкатывание и истирание. Поток следует изгибам русла, подвергая его разрушению в разных местах.

Сели классифицируются и по объему перенесенной твердой массы или, иначе говоря, по мощности, и делятся на три группы:

мощные (сильной мощности) - с выносом к подножью гор более 100 тыс. м3 материалов, бывают один раз в 5-10 лет;

средней мощности - с выносом от 10 до 100 тыс. м3 материалов, бывают один раз в 2-3 года;

слабой мощности (маломощные) - с выносом менее 100 тыс. м3 материалов, бывают ежегодно, иногда несколько раз в году.

Нередко выделяют весьма мощные (исключительно сильной мощности) селевые потоки, с выносом более 1 млн м3 обломочных материалов; бывают раз в 30-50 лет.

Также сели можно классифицировать по причине возникновения (табл. 2.5).

Таблица 2.5 - Классификация на основе первопричин возникновения селей

Типы	Первопричины формирования	Области распространения и механизм зарождения
Дождевой	Ливни, затяжные дожди	Самый массовый на Земле тип селей, господствующий в горах экваториального, тропического и умеренного климатических поясов. Зарождение селей связано с размывом склонов и русел, а также с оползнями
Снеговой	Интенсивное снеготаяние в весенний период	Господствующий тип селей в горах Субарктики; твердая составляющая селевых потоков представлена снегом. Зарождение селей связано со срывом переувлажненных снежных масс и с прорывом снежных плотин
Ледниковый	Интенсивное таяние снега и льда	Формируются в зоне современного горного оледенения; наиболее мощные - сели альпийских высокогорий. Зарождение селей связано с прорывом скоплений талых ледниковых вод, а также с обрушением морен и льда
Вулканогенный (лахар)	Взрывные извержения вулканов	Формируются в районах действующих вулканов; достигают самых крупных среди всех типов селей размеров по длине пути и объему выносов. Зарождение селей связано с трансформацией пирокластических потоков в селевые вследствие бурного снеготаяния, со спуском кратерных озер и др.
Сейсмогенный	Высокобалльные землетрясения	Формируются в районах высокой сейсмичности (8 баллов и более). Зарождение селей связано со срывом грунтовых масс со склонов в русла
Лимногенный	Динамика развития естественных озерных плотин	Формируются в районах альпийского высокогорья, для которых характерны плотинные озера. Зарождение селей связано с разрушением плотин и размывом русел прорывной волной
Антропогенный прямого воздействия	Создание скоплений техногенных пород в потенциально селеопасных бассейнах; сооружение некачественных земляных плотин и др.	Формируются на участках складирования отвалов горнодобывающих предприятий, ниже водохранилищ и в других местах. Зарождение селей связано с размывом и оползанием толщ техногенных пород, с разрушением плотин и размывов русел и др.
Антропогенный косвенного воздействия	Значительные нарушения почвенно-растительного покрова в потенциально селеопасных бассейнах	Формируются в горах с длительной (исторической) или нерациональной современной эксплуатацией территории, на участках сведения лесов, деградированных лугов (пастбищ). Зарождение селей связано с размывом склонов и русел

Опасность селей не только в их разрушительной силе, но и во внезапности их появления. Под внезапностью возникновения селевого потока следует иметь в виду невозможность предопределить заранее дату прохождения селя. Повторяемость селей для разных селеопасных районов различна. Например, в Забайкалье мощные селевые потоки формируются через 5-6 лет. В бассейнах ливневого и снегового питания, где имеется постоянный запас рыхлообломочного материала для питания селей, сели повторяются часто (один раз в 2-4 года, иногда несколько раз в течение года) и связаны с периодами выпадения значительных осадков. Мощные селевые потоки (выносят 2-4 млн м3 обломочного материала) повторяются относительно редко - один раз в 30-50 лет.

Поражающее действие селевого потока:

непосредственное ударное воздействие селевой массы на человека;

обтюрация дыхательных путей жидкой составляющей, приводящей к механической асфиксии, аспирации массы селя;

разрушение зданий, сооружений и других объектов, в которых могут находиться люди;

разрушение систем жизнеобеспечения.

Прогнозирование селей

Под прогнозированием селей, или прогнозом селеопасности, понимается заблаговременное предсказание формирования селевого потока в данном селеактивном районе. Целью прогнозирования последствий селей является оценка возможного ущерба от действия, выяснение данных о возможных объектах воздействия, т.е. о том, какие населённые пункты, объекты, участки дорог могут быть в опасности. Прогнозирование селевых явлений включает в себя прогнозирование селей как в пространстве, так и во времени, а также прогнозирование значений их основных характеристик.

Под пространственным прогнозированием селей понимается оценка селеопасности территорий и определение границ районов формирования селевых потоков. Это такое прогнозирование, которое дает ответ на вопрос: где могут возникать и развиваться селевые потоки?

Под прогнозированием селевых явлений во времени понимается определение времени и условий, при которых могут формироваться селевые потоки. Это есть прогнозирование, отвечающее на вопрос: когда могут формироваться селевые потоки в данном горном бассейне или долине?

При прогнозировании характеристик селевого потока важнейшее значение имеет предсказание времени добегания селевого потока от места зарождения или сигнального створа до защищаемого объекта, т. е. противоаварийное прогнозирование, отвечающее на вопрос о количестве времени, имеющемся в распоряжении людей для проведения спасательных операций.

По заблаговременности прогнозы селеопасности подразделяются на сверхдолгосрочные (до 3 месяцев), долгосрочные (3-4 недели), краткосрочные (1-3 дня), а также оперативные, определяющиеся временем добегания селевой волны до объекта. Наиболее достоверными являются краткосрочные и оперативные прогнозы.

Основой прогнозирования является сбор, систематизация и анализ многолетних данных о последствиях воздействия селей за все годы наблюдений.

Основными характеристиками селевого потока, которые определяют выбор и эффективность мероприятий по защите населения, являются время прихода головы селя в данный район, средняя глубина селя в объеме выносов.

Инженерно-технические мероприятия по защите от селей

Для борьбы с селями проводят профилактические меры и строительство инженерных сооружений.

Применение тех или иных способов борьбы определяют зонами селевого бассейна. Профилактические меры принимают для предупреждения появления селя или ослабления его действия ещё в самом начале процесса. Наиболее радикальным средством является лесонасаждение на селеопасных горных склонах. Лес регулирует сток, уменьшает массу воды, рассекает потоки на отдельные ослабленные струи. В зоне водосбора нельзя вырубать лес и нарушать дерновый покров. Здесь же целесообразно повышать устойчивость склонов террасированием, перехватывать и отводить воду нагорными канавами, земляными валами.

В руслах селей наибольший эффект дают запруды. Эти сооружения из камня и бетона, установленные поперек русла, задерживают сель и отбирают у него часть твёрдого материала. Полузапруды отжимают поток к берегу, который менее подвержен разрыву. Селеулавливатели применяют в виде котлованов и бассейнов, закладываемых на пути движения потоков; строят берегоукрепительные подпорные стенки, препятствующие размыву берегов русла и защищающие здания от ударной силы селя. Эффективны направляющие дамбы и селехранилища. Дамбы направляют поток в нужном направлении и ослабляют его действие.

На участках населённых пунктов и отдельных сооружений, расположенных в зоне отложения пролювия, устраивают отводные каналы, направляющие дамбы, русло рек забирают в высокие каменные берега, ограничивающие растекание селевого потока. Для защиты дорожных сооружений наиболее рациональны селеспуски в виде железобетонных и каменных лотков, пропускающих сели над сооружениями или под ними.

Для защиты населения при непосредственной угрозе и во время схода селевого потока необходимы следующие мероприятия:

заблаговременная эвакуация населения транспортом;

заблаговременная эвакуация населения пешим порядком;

экстренная эвакуация населения;

укрытие населения на верхних этажах зданий, сооружений, незатапливаемых участках местности;

спасательные и другие неотложные работы;

оказание экстренной и другой неотложной медицинской помощи.

2.1.5 Лавины

Снежные лавины - одно из природных явлений, порождаемых климатическими и геоморфологическими причинами, относящихся к числу опасных для населения и хозяйства.

Снежной лавиной называются снежные массы, низвергающиеся со склонов гор под действием силы тяжести. Лавина - это снежный обвал массы снега на горных склонах, пришедшей в интенсивное движение.

В результате схода лавин гибнут люди, уничтожаются материальные ценности, парализуется работа транспорта, блокируются целые районы, могут возникать наводнения (в том числе прорывные) с объёмом подпруженного водоема до нескольких миллионов кубометров воды. Высота прорывной волны в таких случаях может достигать 5-6 м. Лавинная активность приводит к накоплению селевого материала, так как вместе со снегом выносятся каменная масса, валуны и мягкий грунт.

Формирование лавин происходит в лавинном очаге, т. е. на участке склона и его подножья, в пределах которых происходит движение лавины.

Снежные лавины можно назвать снежными потоками. К ним относятся также лавиноподобные водоснежные потоки и быстрое сползание снега. Между ними нет резких границ по условиям и механизму образования и форме движения; области их распространения одинаковы, методы защиты сходные. Лавины распространены повсюду, где возникает снежный покров высотой более 30-50 см, и где склоны более 20° с относительной высотой более 20-30 м. Особенно крупные лавины в горах, где сила удара лавин о препятствие достигает десятков тонн на 1 м2, объемы - миллионы кубометров, повторяемость в наиболее активных очагах - 10-15 лавин в год, число лавинных очагов на 1 км длины долины - 10-20. Лавины встречаются также на уступах морских и речных террас. Лавиноопасными могут быть и различные техногенные склоны - борта карьеров, откосы над дорожными выемками и др. Даже скатные крыши.

К лавинообразующим факторам относятся:

высота старого снега;

состояние подстилающей поверхности;

величина прироста свежевыпавшего снега;

плотность снега;

интенсивность снегопада;

оседание снежного покрова;

метелевое перераспределение снежного покрова;

температурный режим воздуха и снежного покрова.

Наиболее важные факторы - прирост свежевыпавшего снега, интенсивность снегопада и метелевый перенос. В отсутствие осадков сход лавин является следствием интенсивного таяния снега под воздействием тепла и солнечной радиации и процесса перекристаллизации, приводящих к разрыхлению снежной толщи, вплоть до образования мелкодисперсной снежной массы в глубине этой толщи, и ослаблению прочности и несущей способности отдельных слоев.

Большое значение для формирования лавин имеет и деятельность человека.

Таблица 2.6 - Причины снежных лавин

Природные	Антропогенные
скопление различных модификаций снега, толщиной слоя 30-70 см; сильные и продолжительные метели, снегопады; крутые склоны (от 15° до 50°) длиной более 500м; отсутствие лесного массива на склонах; внезапные оттепели; сдувание ветром снега с подветренного слоя и перенос его на гребень, образование карниза над наветренным склоном	вырубка леса и кустарников на склонах; нарушение травяного покрова нерегулярным выпасом скота; взрывные работы; использование сильных источников звука; громкий крик

При длине открытого склона горы 100-500 м создаются классические условия образования снежной лавины - для начала движения определённой скорости. Лавинные очаги принято делить на зоны: зарождение (лавиносбор), транзит (лоток), остановка (конус выноса) лавины.

Основные параметры лавинного очага:

разность максимальной и минимальной высот склона в пределах лавинного очага;

площадь лавинного сбора, его длина и ширина;

количество лавинных очагов;

средние углы лавиносбора и зоны транзита;

сроки начала и окончания лавиноопасного периода.

Лавины можно классифицировать по консистенции снега. Сухие лавины обычно сходят из-за незначительного сцепления между недавно выпавшим или перенесенным снегом и плотной оледеневшей коркой, укрывающей склон. Чаще всего сухие лавины появляются в условиях низких температур, когда плотность свежевыпавшего снега составляет менее 100 кг/кв. м. и более. При этом плотность снежной массы может достигать 150 кг/куб. м.

Мокрые лавины сходят при неустойчивой погоде на фоне оттепелей и дождей. Причиной возникновения мокрых лавин являются появление водяной прослойки между слоями снега с разной плотностью. Мокрые лавины значительно уступают по скорости сухим, не превышая 50 км/час, но по плотности снежной массы, иногда достигающей 800 кг/куб. м., они опережают лавины других типов. Отличительной чертой лавин мокрого типа является быстрое схватывание при остановке, которое часто делает спасательные работы трудноосуществимыми.

«Снежные доски» - это лавины, механизм которых зарождается при смерзании частиц поверхностного слоя снега. Под действием солнца, ветра и тепла образуется ледяная корка, под которой происходит перекристаллизация снега. По образовавшейся рыхлой массе, напоминающей крупу, более плотный и тяжелый слой легко скользит вниз при отрыве слоя от массива, он увлекает за собой все больше и больше снежной массы. Скорость «снежных досок» может достигать 200 км/час, как и у сухих лавин.

Возможность схода «снежных досок» характеризуется многослойностью снежной массы - чередованием плотных и рыхлых слоев. Вероятность их схода увеличивается при резком похолодании, сопровождающемся снегопадом. Достаточно незначительного слоя снега, чтобы произошел отрыв. Холод вызывает дополнительные напряжения в верхнем слое и, совместно с весом выпавшего снега, отрывает «снежную доску». В месте отрыва снежные доски могут быть высотой от 10-15 см до 2 и боле метров.

По рельефу лавиносбора и пути лавины разделяются на:

осовы - снежные оползни, сходящие по всей поверхности склона.

прыгающие - лавины, падающие с уступов и полок.

лотковые - лавины, проходящие по желобам, колуарам и зонам выветривания горных пород в виде борозд.

Поражающие факторы лавины приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Поражающие факторы лавины

Первичные	Вторичные
воздушная ударная волна (вал сжатого воздуха перед фронтом лавины); стремительно передвигающейся по горным склонам плотный поток различных модификаций снега, камней, гальки; смерзшаяся в монолит снеговая масса.	разрушения и завалы зданий, дорог, мостов; обрыв линей электропередач, связи; запруживание горных рек.

Прогнозирование лавин и способы защиты от них

Определение степени лавинной опасности территории определяется по результатам проведения прогноза. Под прогнозом лавин (или лавинной опасности) следует понимать научно обоснованное предвидение, предсказание места, времени возникновения, характера и размера лавин. Прогноз лавинной опасности может быть фоновым, районным и детальным.

Фоновый прогноз лавинной опасности основан на анализе аэросиноптической, метеорологической информации и сведений о снегонакоплении. Такой анализ позволяет давать прогноз для целой горной страны, хребта или отдельных крупных территорий с большой заблаговременностью, которая к настоящему времени составляет 1-3 суток. Прогноз выдается в альтернативной форме: «Лавиноопасно» или «Нелавиноопасно». Он определяет возможность схода лавин без указания их размеров и конкретных мест схода.

Районный прогноз составляется для отдельных долин, перевальных участков, групп лавинных очагов, угрожающих объектам. В основу прогноза положены две группы методов, основанные на изучении устойчивости снежной толщи на склонах и анализе метеорологических условий, приводящих к сходу лавин. Заблаговременность таких прогнозов не превышает нескольких часов, что позволяет проводить мероприятия по своевременному предупреждению и спасению людей.

Детальный прогноз составляется для отдельного лавинного очага или горного склона. Он основан на изучении устойчивости снежной толщи и анализе метеорологических условий. Принятию прогностического решения предшествует определение устойчивости снега на склоне. При детальном прогнозе производится оценка возможных размеров ожидающихся лавин. Такая оценка необходима для выполнения аварийно-спасательных и восстановительных работ.

В Европейских странах с 1993 года действует система классификации рисков возникновения лавин, обозначаемых соответствующими флагами, вывешиваемыми, в частности, в местах скопления людей на горнолыжных курортах (такая классификация применяется, в частности, и в России) (табл. 2.8).

Таблица 2.8 - Шкала лавинной опасности

Балл	Уровень риска	Стабильность снега	Риск схода лавины
	Низкий	Снег в целом очень стабильный.	Сход лавин маловероятен за исключением случаев сильного воздействия на снежные массы на крайне крутых снежных склонах. Любые спонтанные сходы лавин минимальны.
	Ограниченный	На некоторых крутых склонах снег средней устойчивости. В остальных местах снег очень стабилен.	Лавины могут сойти в случае сильного воздействия на снежные массы, особенно на крутых склонах. Крупные спонтанные лавины не ожидаются.
	Средний	На многих крутых склонах снег средне- или слабоустойчивый.	Лавины могут сойти на многих склонах даже в условиях несильного воздействия на снежные массы. На некоторых склонах могут сойти средние или даже крупные спонтанные лавины.
	Высокий	На большинстве крутых склонов снег нестабильный.	Лавины могут сойти на многих склонах даже в условиях несильного воздействия на снежные массы. В некоторых местах может сойти большое число средних или даже крупных спонтанных лавин.
	Очень высокий	Снег нестабильный	Даже на некрутых склонах вероятен сход множества крупных спонтанных лавин.

Наиболее надежным способом защиты от лавин является размещение объектов вне лавиноопасных участков.

Предупреждением возникновения лавин занимаются специализированные службы. В частности, в России эти функции возложены на противолавинные службы, действующие в системе Росгидромета. Для предотвращения лавин и их последствий проводится комплекс мероприятий, в целом все противолавинные меры делятся на активные и пассивные.

К активным методам противолавинной защиты относят мероприятия, направленные на инициирование схода лавин, чтобы последствия этого были минимальными. Для этих целей издавна применялась стрельба из артиллерийского орудия (причем как снарядом - в область нахождения опасной снежной массы, так и холостым выстрелом, с целью создания акустического воздействия, приводящего к преднамеренному сходу лавины). Издавна применяется и метод простой «подрезки» снежных масс лыжами, но этот способ требует хороших навыков и опасен. Наиболее современный путь предотвращения негативных последствий лавин - активная динамическая противолавинная защита, представляющая собой устройства, размещающиеся в местах наибольшего лавинообразования и управляемые дистанционно, которые позволяют воздействовать на снежные массы с целью искусственного схода лавины, с помощью сжатого воздуха или взрывов газовоздушной смеси (французские системы GAZEX).

Пассивные меры противолавинной защиты направлены на удержание снега на склоне и недопущение схода лавин либо на направление сошедших лавин в безопасном направлении. К таким мерам относится возведение на склонах противолавинных барьеров, лотков, лавинорезов и дамб. На линейных объектах, таких как автомобильные или железные дороги, сооружают лавинозащитные галереи.

Действия населения при снежных лавинах

Действия до схода лавины:

изучение сводок погоды до выхода в горы;

изучение мест схода лавин;

контроль изменений погоды и выход из опасной зоны в непогоду (снегопад, метель);

переход лощин с крутизной склона более 200 после снегопада через 2-3 дня;

отказ от похода в опасные зоны весной и летом;

при необходимости пересечь опасный склон - движение по одному;

при появлении шума, звуков ломающегося льда, белой пыли, катящихся снежных комьев - выход из опасной зоны.

Действия при сходе лавины:

при сходе лавины высоко в горах быстрый выход с пути лавины в безопасное место, укрытие за выступом скалы, в выемке;

при невозможности избежать встречи с лавиной избавление от вещей (рюкзак, лыжи, палки);

ориентация тела по направлению движения лавины с поджатыми к животу коленями в горизонтальном положении;

закрывание носа и рта рукавицей, шарфом, воротником, задержка дыхания;

плавательными движениями рук удержание на поверхности, перемещение к краю, где скорость ниже, захват за выступ скалы, дерево;

если лавина накрыла создание пространства около лица и груди для облегчения дыхания;

движение вверх без лишних движений и криков, пока снег не превратился в лед.

Действия после схода лавины:

при нахождении вне зоны схода лавины - поиск пострадавших;

при выходе из-под лавины осмотр и самопомощь;

помощь пострадавшим;

действия по указанию спасателей.

Для предотвращения несчастных случаев и гибели находящимся в условиях повышенной лавинной опасности (в частности, поклонникам горнолыжного спорта и особенно фрирайда и бэккантри) следует соблюдать меры лавинной безопасности. Работники противолавинных служб рекомендуют при выходе в горы учитывать прогноз по пятибалльной шкале, кататься группой и не выходить в опасные районы без знания основ лавинной безопасности. Крайне желательно наличие лавинного приёмо-передатчика (бипера), позволяющего найти попавшего в лавину. Лавинные рюкзаки с системами надувных подушек способствуют «всплыванию» в снежной толще человека, попавшего в лавину, а также его дальнейшим поискам.