СЕЛЬ
Сель (от арабского «сайль»– бурный поток) внезапно формирующийся в руслах горных рек грязекаменный поток, характеризующийся резким подъёмом уровня воды и высоким содержанием в ней твердого материала.
Он возникает в результате интенсивных и продолжительных ливней, бурного таяния ледников или снежного покрова, прорыв водоемов, землетря¬сений, извержений вулканов и обрушения в русло реки большого количества рыхлого обломочного материала. Имея большую массу и скорость передвижения до 60 км/ч, сели разрушают сооружения, дороги и всё встречающееся на пути движения.
Несмотря на разнообразие причин, механизмы зарождения селей имеют много общего и могут быть сведены к трем главным типам: эрозионному, прорывному и об¬вально-оползневому.
При эрозионном механизме зарождения идет насыщение водно¬го потока обломочным материалом за счет смыва и размыва селевого бассейна и затем — формирование селевой волны в русле.
При прорывном механизме зарождения водяная волна за счет ин¬тенсивного размыва и вовлечения в движение обломочных масс сразу превращается в селевую волну, но с изменчивой насыщенностью.
При обвально-оползневом механизме зарождения, когда про¬исходит смыв массива водонасыщенных горных пород (включая снег и лед), насыщенность потока и селевая волна формируются одновременно (насыщенность сразу практически максимальна).
Селевые потоки бывают: водно-каменными; водно-песчаными и водно-пылеватыми; грязевыми; грязекаменными; водно-снежно-каменными.
Водно-каменный сель — такой поток, в составе которого преоб¬ладает крупнообломочный материал. Формируется, в основном, в зоне плотных пород.
Водно-песчаный — такой поток, в котором преобладает песча¬ный и пылеватый материал. Возникает, в основном, в зоне лессовидных и песчаных почв во время интенсивных ливней, смывающих огромное количество мелкозема.
Грязевой сель близок к воднопылеватому. Формируется в райо¬нах распространения пород преимущественно глинистого состава.
Грязекаменный сель характеризуется значительным содержани¬ем в твердой фазе глинистых и пылеватых частиц с явным их пре¬обладанием над каменной составляющей потока.
Водно-снежно-каменный сель — переходная стадия между, соб¬ственно, селем, в котором транспортирующей средой является вода, и снежной лавиной.
Формирование селей обусловлено определенным сочетанием геологических, климатических и геоморфологических условий: наличием селеформирующих грунтов, источников интенсивного обводнения грунтов, а также геологических форм, способствую¬щих образованию достаточно крутых склонов и русел.
Источниками питания селей твердыми составляющими являются ледниковые морены с рыхлым заполнением, рыхлообломочный материал осыпей, оползней, обвалов, смывов, русловые завалы и загромождения, образованные предыдущими селями, древесно-растительный материал. Источниками питания селей водой явля¬ются дожди и ливни, ледники и сезонный снежный покров, воды горных рек.
Наиболее часто образуются сели дождевого питания, основным условием формирования которых является количество осадков, способных вызвать смыв продуктов разрушения горных пород и вовлечь их в движение (см. таблицу).
Условия формирования дождевых селей
Районы России Суточные максимумы лив¬невых осадков в мм при 20%-ной обеспеченности Минимальные суммы селеформирующих осадков, мм/сут
Северный Кавказ 50-70 20
Центральный Кавказ 50-70 20
Урал 30-40 20
Тянь-Шань 30-60 30-40
Памир-Алтай 30-60 13
Алтай и Саяны 30-50 20
Предбайкалье и Забайкалье 40-70 40
Горы северо-востока 30-60 —
Приморье 74-130 —
Приамурье 60-80 30
Камчатка 40-90 —
Сахалин 40-100 60
Формирование селей происходит в селевых водосборах, наибо¬лее распространенной формой которых является грушевидная с водо-сборочной воронкой и веером ложбинных и долинных русел, переходящих в основное русло. Селевой водосбор включает три основные зоны, в которых формируются и протекают селевые про¬цессы:
— зона селеобразования (питания селей водой и твердой составля¬ющей);
— зона транзита (движение селевого потока);
— зона разгрузки (массового отложения селевых выносов).
Площади селевых водосборов колеблются от 0,05 до несколь¬ких десятков квадратных километров. Длина русел колеблется в пределах от 10-15 м (микросели) до нескольких десятков километ¬ров, а их крутизна в транзитной зоне колеблется от 25°-30° (в верх¬ней части) до 8°-15° (в нижней части). При меньших уклонах начи¬нается процесс отложения селевой массы. Полностью движение селя прекращается при крутизне 2°-5°.
Результат воздействия селевого потока на различные объекты зависит от его основных параметров: плотности, скорости продви¬жения, высоты, ширины, расхода, объема, продолжительности, размеров включения и вязкости.
Плотность селевого потока зависит от состава и содержания твердой составляющей. Обычно ее значение не менее 100 кг в од¬ном кубическом метре воды, что при плотности породы 2,4-2,6 г/см3 приводит к плотности селевых потоков примерно 1,07-1,1 г/см3 . Как правило, плотность селевого потока колеблется в пределах 1,2-1,9 г/см3.
Скорость движения селевого потока в транзитных условиях (в зависимости от глубины потока, уклона русла и состава селе¬вой массы) составляет от 2-3 до 7-8 м/с, а иногда и более. Макси¬мальная скорость может превышать среднюю в 1,5-2 раза.
Высота селевого потока варьируется в значительных пределах и может составлять: для мощных и катастрофических селей -3-10 м, для маломощных — 1-2 м.
Ширина селевого потока зависит от ширины русла и в боль¬шинстве горных бассейнов на транзитных участках колеблется от 3-5 м (узкие каньоны, горловины, глубоко врезанные русла неболь¬ших бассейнов) до 50-100 м.
Максимальный расход селя колеблется от нескольких десятков до 1000-1500 м3/с.
Объем селевых отложений (объем рыхлообломочной породы в естественном залегании, вынесенный из селевого очага и русла) определяет зону воздействия селя. Как правило, суммарный объем селевого выноса определяет тип селя и его разрушительное дей¬ствие на сооружение. Для большинства селевых бассейнов России характерны сели малой и средней мощности.
Продолжительность действия селей колеблется от десятков ми¬нут до нескольких часов. Большинство зарегистрированных селей имели продолжительность действия 1-3 часа. Иногда сели могут проходить волнами по 10-30 минут с промежутками между ними до нескольких десятков минут.
Максимальные размеры крупнообломочных включений харак¬теризуются размерами отдельных глыб и валунов скальных и по¬лускальных пород и могут быть 3-4 м в поперечнике. Масса таких глыб может составлять до 300 т.
Вязкость связных селей колеблется от 3-4 пуаз [пз] (Единица дина¬мической вязкости. 1пз=0,1 Н*с/м2=0,102 кт*с) до нескольких де¬сятков, а иногда и сотен пуаз. При значительной вязкости сель на¬поминает густой бетонный раствор. Вязкость при переходе от несвязного селя к связному примерно равна 2,5-4,0 пуаза.
Таким образом, основные параметры селевых потоков следует принимать в следующем диапазоне:
— плотность-(1,2-1,9)*103кг/м3;
— вязкость — 4-20 пуаз;
— скорость движения в транзитных условиях:
-для уклонов — 10°-27° — 2,5-7,5 м/с;
— максимально возможная — 14-16 м/с;
— предельная крутизна прекращения движения — 2-5°;
— высота селевого потока: катастрофического — до 10м; мощного-3-5 м; среднего- 2,5 м; маломощного- 1,5 м;
— ширина потока на транзитных участках — 5-70 м;
— расход (диапазон)-30-800 м3/с, возможный максимум 2000 м3/с;
— продолжительность — 0,5-3 ч;
— повторяемость -15-20 лет;
— размер крупных включений — 3-4 м;
— масса включений — 200-300 т.
Меры, предпринимаемые для уменьшения потерь от схода селей.
Закрепляют поверхность земли посадками, расширяют растительный покров на горных склонах, устраивают противоселевые плотины, дамбы и другие защитные сооружения.
Для своевременного принятия мер, организации надежной защиты населе¬ния первостепенное значение имеет четкая система оповещения и предупреж¬дения. Времени в таких случаях очень мало, и население о грозящей опасности может узнать всего за десятки минут, реже за 1-2 ч и более. Главное — немедленно уйти из вероятной зоны затопления в более возвышенные места.
Рубрики: Лекции | Дата публикации: 19.07.2010
Комментарии и Отзывы
