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: | Дата публикации: 19.07.2010

Нужна курсовая или дипломная?